[发明专利]基于层次化存储的高性能数据包缓存方法及其装置

说明书

本发明公开了一种基于层次化存储的高性能数据包缓存方法及其装置，高性能数据包缓存方法包括如下步骤：网络处理器的数据接收单元接收网络链路中的数据包缓存数据；片外存储器对数据包缓存数据进行存储：存储数据包时并不是从网络处理器系统为其分配的空间的起始地址开始存储，而是要预留空间给数据包的头部；当网络处理器对数据包头部进行修改后，就将其存入预留空间中，且同时存储整个数据包；数据发送单元将存储的数据包传输至发送网络链路中。本发明解决了在零拷贝数据缓冲结构中，无需进行大量数据复制与拷贝，只修改数据包的头部，在数据包净荷之前进行转发，保证了高速数据处理能力。

技术领域

本发明涉及网络传输中的数据缓冲技术领域，特别涉及一种基于层次化存储的高性能数据包缓存方法及其装置。

背景技术

随着网络链路速率提升到40Gbps，网络节点在提高数据处理能力的同时也必须能够提供QOS(服务质量)控制，以满足各种应用的需求。作为一个具备存储-处理-转发能力的网络系统，网络处理器必须首先接受到数据缓存，然后将数据缓存进行协议处理并转发。然而，在网络传输中，数据到达的速率具有很大的波动性，因此需要大容量、高带宽并能够快速访存的缓冲存储单元来吸收网络中的数据波动。

网络处理器是随着网络技术应用需求的变化而产生的，经历了基于通用处理器以及基于ASIC的两个阶段，最后发展为基于NP的体系结构。但由于快速增长的应用需求，如流量和用户的指数级增长、动态变化的复杂协议和功能、灵活的业务扩展和演进策略等，基于以下3种技术的网络设备逐渐显现出其弊端：

1、GPP为核心的网络设备体系结构；其优点：功能扩展易实现、灵活性好、成本低；其缺点：性能低、不适合用于高速网络流量处理；

2、以ASIC为核心的网络设备体系结构；其优点：高性能，依靠硬件电路实现各种网络功能；其缺点：设计周期长，灵活性差、成本高；

3、以FPGA为核心的网络设备体系结构；其优点：可以反复变成、擦除，在外围电路不动用软件即可实现不同功能，一定程度上可灵活的扩展业务处理类型；其缺点：受技术限制不成熟。

另外，传统IP数据包的组播在网络处理过程中需要对整个数据包进行多次数据拷贝，这会对缓存数据包的片外存储器进行大量的I/O操作，严重制约了片外存储器的性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种基于层次化存储的高性能数据包缓存方法及其装置，解决了在零拷贝数据缓冲结构中，无需进行大量数据复制与拷贝，只修改数据包的头部，在数据包净荷之前进行转发，保证了高速数据处理能力。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于层次化存储的高性能数据包缓存方法，包括以下步骤：

S1、网络处理器的数据接收单元接收网络链路中的数据包缓存数据；

S2、片外存储器对数据包缓存数据进行存储；

S3、数据发送单元将存储的数据包传输至发送网络链路中。

作为优选地，所述步骤S2具体为：存储数据包时并不是从网络处理器系统为其分配的空间的起始地址开始存储，而是要预留空间给数据包的头部；当网络处理器对数据包头部进行修改后，就将其存入预留空间中，且同时存储整个数据包。

作为优选地，所述存储数据包采用三级存储方式，包括输入级、缓存级和输出级；所述输入级写入网络链路中高速数据包，所述缓存级存储大块数据包，所述输出级写出高速数据包。

作为优选地，所述缓存级采用FIFO队列方式存储数据包。