[发明专利]协议栈处理的全分布式实现方法和分布式系统

说明书

技术领域

本发明涉及分布式系统的处理技术，具体涉及分布式系统中协议栈处理的全分布式实现方法和分布式系统。

背景技术

目前，为了提高处理能力，出现了分布式系统，分布式系统中包括多个子系统，每个子系统具有独立的CPU处理能力，能够独立运行协议栈，多个子系统配合完成一套系统功能。

在分布式系统中，需要支持协议栈处理的分布式。协议栈是指传输控制协议/因特网协议(TCP/IP)协议栈，包括传输控制协议(TCP)、用户数据报协议(UDP)、原始因特网协议(RawIP)三种INET协议族的协议。在INET协议族(包括INET4和INET6)中，每个套接字(SOCKET)连接对应一个协议控制块，INPCB(Internet Protocol Control Block)是INET协议族的协议控制块，INPCB记录SOCKET连接的本地地址(LIP)、本地端口(LP)、远端地址(DIP)、远端端口(DP)等连接信息。

分布式系统中的各子系统都有可能创建INPCB数据，且当各子系统上建立的SOCKET连接不同时，其所创建的INPCB数据也不同。各子系统在接收到IP数据报文后会用报文的连接信息匹配INPCB数据，在匹配成功时，将所接收IP数据报文交给INPCB对应的上层协议SOCKET应用程序。

图1描述了一种理想的协议栈处理的全分布式实现方式，该方式通过同步所有INPCB数据实现协议栈的全分布式，协议栈处理包括INPCB数据同步和报文处理操作。

如图1所示，分布式系统包括三个子系统，每个子系统创建一个SOCKET连接，INPCB数据同步后的情况是三个子系统中的INPCB数据相同，且知道INPCB数据与子系统的对应关系。当System1收到SOCKET2的报文packet2后，匹配本地的INPCB数据，匹配上INPCB2，此时确定packet2对应的连接在System2上，因此直接将packet2透传给System2；System2再次匹配本地INPCB数据，发现是本地应用的数据直接上送到上层协议处理，如果未匹配上则丢弃。当packet2从System3进入时，处理过程类似，System3将packet2透传给System2，由System2上送给本地的上层协议处理。

上述协议栈处理的全分布式实现方式为理想的实现方式，仅适用于数据源固定且数据量不大的情况。而现实中较多的情况是，数据源不固定、数据量比较大，采用同步所有INPCB数据的方式会对系统性能造成一定影响。具体来说：由于上层协议的SOCKET应用可以任意在各子系统上运行，这样各SOCKET对应的INPCB数据也就有可能在任何子系统上面产生。要做到协议栈处理的全分布式，势必需要将所有SOCKET对应的INPCB数据同步到各子系统，使得各子系统都可以查到这些INPCB数据，保证报文从任何子系统进入都可以得到正确处理，而不至于丢弃。因此这种协议栈处理的全分布式实现方式需要在子系统之间同步大量INPCB数据，这势必会加重系统负担，从而降低系统的业务处理能力。

为了解决上述问题，目前采用基于端口特征的部分分布式的实现方式间接实现协议栈处理的分布式，具体为：

1、设置主用子系统(System Master)，System Master做服务器端监听知名端口，在收到客户端连接请求时，建立连接。而除System Master之外的其他子系统不监听知名端口，只允许作为客户端建立非知名端口的连接。

2、对于非知名端口的连接，可以预先划分端口范围，不同子系统处理固定端口范围的连接，各子系统收到带有端口特性连接的报文后可以明确地知道交给哪个子系统处理。因此不需要对INPCB数据进行同步。

3、对于RawIP协议，由于没有端口特征，因此不能参与端口范围的划分，这样的连接被限制在主用子系统上建立，子系统接收到RawIP连接的报文后，发给System Master集中处理。