[发明专利]数据通信设备CPU收发报文保护系统及方法

说明书

本发明公开了一种数据通信设备CPU收发报文保护系统，包含：接口模块用于接收网络驱动向CPU发送的协议报文；开关控制模块分配各个协议对应的固定带宽，并通过若干个开关函数开关对应的协议；资源分配模块根据网络驱动所发送的协议报文，确定各个协议报文的优先级，并给不同的优先级设置对应的权重；报警模块设置警告阀值，为设定的CPU使用率的报警上限值；本发明还提供一种数据通信设备CPU收发报文保护方法。本发明能够保证CPU正常的收发包，防止上报CPU的报文数量过多，导致CPU资源被耗尽，造成系统死机；同时，通过查询CPU的利用率和检测报文的当前流量，动态调整上报CPU的带宽，使得CPU资源得到更有效的利用。

技术领域

本发明涉及一种数据报文收发系统，特别涉及一种数据通信设备CPU收发报文保护系统及方法。

背景技术

随着计算机网络技术的不断发展，网络中传输的数据信息量越来越庞大。在一些大型的城域网的汇聚层、小型城域网的核心层、大型企业网以及一些园区网络的骨干网络中，担当汇聚和交换作用的核心设备通常采用分布式的框式设备。分布式的框式设备一般由上联盘、主控盘和多个接口盘组成，上联盘起到汇聚的作用，提供更大的带宽通道，而主控盘负责管理和控制接口盘等功能，接口盘则具有报文转发功能。主控盘和接口盘上都带有CPU和通信芯片，通信芯片实现报文的转发，而CPU实现对管理报文和协议报文的处理，通过对通信芯片的控制，完成相关业务的功能。（图1为现有技术中分布式框式设备的结构图）。

在现有技术中的交换设备中，普通的数据报文主要通过通信芯片进行转发，上行方向从用户口（UNI口）进入，通过通信芯片转发，从上联口（NNI口）出去。下行方向从上联口（NNI口）进入，通过通信芯片转发，从UNI口出去。协议报文则会在通信芯片进行特定的处理，经过精确的匹配后，上报给CPU，由CPU对其进行操作。而CPU主要收发的报文包括通信芯片上报的协议报文和协议栈收到的管理报文。通信芯片上报的协议报文有IGMP协议报文、DHCP协议报文、PPPOE协议报文、LACP协议报文等，而协议栈收到的管理报文则有ICMP报文、TELNET报文等。图2为现有技术的交换设备报文传输流程图。

由于各个协议的处理动作千差万别，可能会涉及到发包、端口操作、批量的表操作等，这就导致各个协议占用CPU的资源不同。当大量的报文送上CPU时，会导致CPU的资源被耗尽，导致系统死机。同时，CPU还会接受网络驱动发送的管理报文，如telnet等，如果两者间不能有效协调，也会导致CPU的资源被耗尽。因此保证CPU收发报文工作的效率和稳定是交换设备正常工作的前提，只有当处理好CPU的收发包的相关问题，才能使相关的上层协议正常交互，从而使交换设备稳定、高效地运行。

在现有的系统中，由于CPU资源是有限的，且为各种协议共享资源，不能被某种协议报文全部占用，特别是在网络攻击日趋严重的情况下，每种类型的设备都需要根据自己所支持的特性，设计各种协议报文上报的带宽，给每种协议报文分配一定的带宽，从而保证了协议报文上送CPU通道时，每种协议报文不至于占据太多的带宽，从源头上保障CPU资源的合理应用。将每一种协议划分成一种类型，同时预先分配不同的上报CPU带宽，由于支持的协议种类繁多，而CPU的总入口带宽是有限的，因此分配给每个协议的带宽相对较少，且固定不变。由于当前CPU的利用率不同，往往为了CPU安全，把CPU的总入口带宽设置的相对较小。

按照现有技术的升级过程，其主要的缺点有如下几点：

（1）不同的协议预先分配的带宽是不变的，且由于为了保证CPU的正常运行，通常会把各种协议上报CPU的总入口带宽设置的相对较小，造成CPU资源利用率低，且传输效果较差。

（2）当CPU接收了大量的网络驱动发送的报文时，当前CPU的利用率很高，而同时通信芯片上报的报文数量也很大时，就可能导致CPU处理不过来，造成上层处理任务挂死，影响系统的稳定性。

（3）当CPU利用率很高时，不能灵活的控制各个协议模块的正常运行，可能会出现只有某个协议的报文被上报，而其他的报文未被上报，影响系统的稳定性。