[发明专利]一种网络报文高速处理系统和方法

说明书

本发明公开一种网络报文高速处理系统和方法，涉及网络安全领域，利用飞腾处理器的多核分组的架构，采用功能核组间并行运行，功能核组内多核流水线方式，高效并行处理网络报文；多核组并行网络数据包，利于核组按照网络流量伸缩，提高多核利用效率，同时软件开发相对简单，利于向下一代处理器平台的平滑迁移；各核组内多个核以流水线的形式处理转发网络数据包，流水线内各个核心任务单一明确，显著提高了缓存命中率，提升网络吞吐量，提升了网络报文处理速度。将本发明应用于网络安全设备中；拓展了国产处理器的应用领域，提升了网络安全设备的国产化水平，在信息安全自主可控方面有重大意义。

技术领域

本发明涉及网络安全领域，具体的说是一种网络报文高速处理系统和方法。

背景技术

随着网络中业务流量爆炸式增长，对网络安全设备性能的需求也越来越高。各个厂商不断的对网络安全设备的硬件和软件架构进行改进和完善，使网络安全设备的处理性能不断提高。目前在网络安全领域，网络安全设备核心硬件芯片均采用国外产品或解决方案。网络安全设备是网络信息安全的基石，网络安全设备核心器件不能国产，使得国内网络信息安全严重受限，意味着信息安全难以治理，成为国内网络信息安全领域的重大风险。

近年来，围绕发展自主可控、安全可信的国产软硬件，国内一些企业进行了积极的探索，涌现了一批以飞腾多核处理器为代表的自主处理器芯片。在硬件方面，网络安全设备厂商普遍采用多核处理器，利用多核并发处理的特性，提高设备的吞吐量。

传统的多核处理器上网络包处理方案可分为并行(Run-to-Completion)方案和流水线(Pipeline)方案。

并行方案中，网络包处理程序处理从收包到发包的整个数据包生命周期，程序通过核绑定技术绑定在多个核上，多个核并行运行，每个核都可接收、处理、发送数据包，多核并行方案运行如图1所示。

流水线方案借鉴了工业上的流水线技术，将数据包处理的过程分解为多个独立的阶段，如收数据包、数据包预处理、报文处理、发数据包等，每个阶段都是独立程序，运行在不同的核上，不同的核通过队列连接起来，按照顺序处理数据包，多核流水线方案运行如图2所示。

并行方案和流水线方案比较如下表所示。

国产飞腾2000处理器核心较多，且采用多核分组的架构设计，若完全采用流水线方案，开发设计难度比较大；若采用并行方案，每个核程序复杂，缓存命中率低，若缓存未命中，需要将数据从内存加载到缓存，这个时间对于高速网络数据处理流程而言不可忽略。

发明内容

本发明针对目前技术发展的需求和不足之处，提供一种基于国产飞腾多核处理器的网络报文高速处理系统和方法。

本发明所述一种网络报文高速处理系统，解决上述技术问题采用的技术方案如下：所述一种网络报文高速处理系统，利用飞腾处理器的多核分组的架构，采用功能核组间并行运行，功能核组内多核流水线方式，高效并行处理网络报文；

其系统架构包括：

数据输入网卡端，包括若干网卡，负责输出网络数据包到处理器；

处理器，采用飞腾多核处理器，以并行加流水线的方式高效处理网络报文；

数据输出网卡端，包括若干网卡，负责接收处理器的输出数据。

具体的，利用飞腾多核处理器的多核分组架构，处理器内部划分为多个功能核组，每个功能核组内部包括多个核心；各个功能核组并行运行，并发处理网络报文；

处理器的网络报文处理流程划分为多个子任务，每个子任务程序分别绑定到各个功能核组内多个核心上，多个核心以流水线的形式，顺序处理网络报文。

具体的，所述处理器采用飞腾2000处理器。