[发明专利]一种可编程虚拟化路由器多协议类型数据包并行处理方法及装置

说明书

技术领域

     本发明涉及计算机网络技术和可编程虚拟化路由器的可编程、可扩展和虚拟化技术领域，具体是一种可编程虚拟化路由器多协议类型数据包并行处理方法。

背景技术

     随着互联网商业应用规模的不断发展，其应用范围已经远远超出了互联网的设计初衷。现有的互联网体系架构已无法满足未来网络的需求，新的网络内容和服务的出现，对现有互联网功能和结构带来了巨大挑战。

 未来网络旨在从互联网的基本组成、工作原理和实现机理方面进行理论和方法探索和算法设计，解决现有网络在灵活性、可扩展性以及安全性等方面的不足。未来网络研究新的体系结构、协议、算法等在实际应用之前需要进行大量的理论分析以及仿真实验，更需要在试验网络体系结构中进行评估与验证。为此，一种能够处理多种协议类型数据包的方法的提出与设计，显得尤为重要。

     为满足新型网络协议特殊的数据包处理需求，研究者提出了OpenFlow和SwitchBlade两种方案。虽然OpenFlow较好的体现了可编程性，但更专注于数据包的匹配转发，无法作为支持路由交换的可编程路由器；SwitchBlade可以实现新协议的部署，也允许用户自定义数据包处理流程，具有良好的可编程性，但是其只注重可编程性，却忽略了可编程性和资源可扩展性的折中。

 一专利名为“一种基于NetFPGA的可编程虚拟化路由器通信方法”，给出了如何实现可编程虚拟化路由器通信的详细步骤。该专利通过在主机上虚拟化出多个虚拟容器，构建虚拟路由器，并在虚拟路由器内部创建虚拟以太网卡，虚拟以太网卡与物理硬件网络接口之间通过软件网桥桥接，虚拟路由器通过虚拟以太网卡和软件网桥接收来自NetFPGA板卡网络接口的数据包，处理后得到的路由信息再次通过虚拟以太网卡和软件网桥发送给NetFPGA板卡的寄存器，然后发送出去。该专利虽然给出了可编程虚拟化路由器的通信方法的详细设计步骤，但是没有给出可编程虚拟化路由器底层处理多协议类型数据包的方法。

     与本发明接近的一项发明专利-“基于NetFPGA的可编程路由器”，给出了一种可编程路由的设计框架，并给出了模块的划分和各个模块的功能实现。该专利提供了各个模块的详细实现，并且可以处理非IP包，但是并不能同时处理不同协议的数据包，因此不能够实现并行处理多种协议类型的数据包，以及减少时延。

发明内容

     针对以上现有技术的不足，本发明公开了一种多协议类型数据包并行处理方法，旨在使可编程虚拟化路由器能够并行处理多种协议类型的数据包。

     本发明涉及一种可编程虚拟化路由器多协议类型数据包并行处理方法。主要是对可编程虚拟化路由器数据平面的路由查找部分进行修改，定义处理模块与处理流程。如图2所示，在不影响性能的情况下，为节约硬件资源，虚拟路由查找模块一与虚拟路由查找模块二共享数据分发模块和更新校验模块；所述数据分发模块接收所有数据包，分发给所述虚拟路由查找模块一和虚拟路由查找模块二；所述更新校验模块为所述虚拟路由查找模块一和所述虚拟路由查找模块二提供首部效验和（checksum）以及TTL值更新服务。具体包括以下步骤：

     步骤一：数据包读取：数据包读取模块接收来自外部的数据包，以轮询的方式读取数据，然后检查读取的数据是否完整；若为完整的数据包，则转发给下一级模块，否则丢弃，继续读取；

步骤二：数据分发模块接收到数据包以后，先解析数据包类型，检查目标端口是否匹配其相应的MAC地址，若不匹配，则丢弃；若匹配，然后再解析数据包的来源，即是否来自于上层控制平面，若数据包来自于上层控制平面，则直接送交给所述虚拟路由查找模块一或者所述虚拟路由查找模块二内定义的数据包重新封装模块直接处理，否则按照正常数据包处理流程进行处理。

     步骤三：所述虚拟路由查找模块一和所述虚拟路由查找模块二分别用于处理不同协议类型的数据包，其中，所述虚拟路由查找模块一用于处理一般以太网包。当接收到来自上一级的数据包后，所述虚拟路由查找模块一调用其内定义的处理方法模块对数据包首部进行最长前缀匹配、地址解析和过滤操作，返回下一跳IP地址和端口号，然后根据各项信息重新封装数据包，产生新的数据包转发出去。