[发明专利]一种高性能计算网络下的TCP查找优化方法

说明书

本发明公开了一种高性能计算网络下的TCP查找优化方法，包括如下步骤：(1)处理TCP会话时，若TCP会话的数量级为百万级则首先对TCP会话的计算来获得32位短签名，若TCP会话的数量级为亿级，则在前一步基础上将得到的32位短签名的前16位和后16位进行异或得到16位短签名；(2)分别使用32位和16位的短签名代替TCP四元组标识TCP会话；(3)建立起前P个TCP会话短签名与哈希槽的一一对应关系；当到达的TCP会话的数量超过P时，前P个TCP会话的短签名与哈希槽一一映射，而从第P+1个开始的TCP会话短签名将从TCB池分配到冲突列表中。本发明可以减少查找时占用的缓存大小和发生哈希冲突的概率。

技术领域

本发明涉及一种高性能计算网络下的TCP查找优化方法，属于通信技术领域。

背景技术

随着智能电网中数据量的几何级增长，一方面，其巨大的数据量对设备的计算能力和网络的传输能力提出了巨大要求，在此背景下，高性能计算网络的概念应运而生，另一方面，由于智能电网由大量电力子网组成，且网络中有大量数据进行传输，因而智能电网中的数据主要依赖于高性能计算网络进行传输。

目前，高性能计算网络在广域网中主要依赖于TCP来实现，然而在TCP会话的数量达到一个阈值时，传统TCP会话的查找算法的性能会产生急剧恶化，且难以同时保持高速的查找速率和很低的缓存占用。TCB(传输控制块)是一种用于维持每个TCP会话状态的数据结构。

一般来说，一个TCB仅占用2601300KB大小。而当网络中有百万数量级的TCP会话传输时，TCB将占用260MB1.3GB的缓存空间，而主流商品处理器中最后一级高速缓存(LLC)的规模通常为10MB，也就是说TCB将占用LLC的大小的几十万倍的存储空间，若TCP会话达到亿级数量级，则TCB甚至需要占用TB级的存储空间，因而在用传统的TCP查找算法对TCP会话进行查找时，巨大的工作量会占用系统极大的缓存，甚至会出现缓存不够的现象，而系统的性能也会随着TCP会话数量的增加而迅速恶化，这是因为TCP工作集与会话数量成比例增长导致的空间局部性恶化。此外，由于TCB访问缺乏时间局部性，当大量的会话激活时，增加缓存大小只能带来很有限的好处，由于TCP会话的查找时间主要是由主存储器访问的CPU性能决定，而不是由指令的执行时间决定，因此，TCP查找时间会极大的受到存储器次要访问的影响。

综上所述，传统的TCP查找算法中哈希表的数据结构已经不能满足查找高性能计算网络中大量TCP会话的要求，也就是说，现有技术中传统TCP查找算法不能同时处理高性能网络中大量TCP会话的情况，以及其导致的哈希表性能急剧恶化和查找时占用缓存过大的问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种高性能计算网络下的TCP查找优化方法，其可以在处理大量TCP会话时显著提高哈希表的性能，减少查找时占用的缓存大小和发生哈希冲突的概率。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

本发明的一种高性能计算网络下的TCP查找优化方法，具体包括如下几个步骤：

(1)处理TCP会话时，若TCP会话的数量级为百万级,则首先对TCP会话的计算源IP地址、目的地IP地址、源端口和目的端口执行异或来获得短签名，即计算源IP地址⊕目的地IP地址⊕源端口⊕目的端口来获得短签名；若TCP会话的数量级为亿级，则在前一步基础上将得到的32位短签名的前16位和后16位进行异或得到16位短签名；

(2)根据TCP会话数量级的不同分别使用32位和16位的短签名代替TCP四元组标识TCP会话；