[发明专利]一种基于协议无感知转发的高速数据查询系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于协议无感知转发的高速数据查询系统及方法，其对应的协议无关转发设备，包括基于DPDK驱动的协议无感知转发模块，协议无感知转发模块作为一个基于DPDK驱动的模块运行在用户态，该协议无感知转发模块包括功能平面子模块、Metadata数据更新功能子模块、Metadata数据查询功能子模块、流表维护功能子模块和路由功能子模块；基于DPDK驱动的协议无感知转发模块利用DPDK开发套件，实现该模块下的子模块对协议无关转发设备的数据包的处理是经过轮询的方式从硬件驱动读取数据包，绕开操作系统内核。本发明具有高速查询数据的优点。

技术领域

本发明涉及一种基于协议无感知转发的高速查询系统及方法，属于软件定义网络技术领域。

背景技术

软件定义网络是将网络的控制与转发分离，提供一种集中式的控制平面，对整个网络进行监控、配置与管理。软件定义网络是对传统网络架构的革新，软件定义网络架构分为应用层、控制层和转发层。转发层对应的物理实体是协议无感知转发设备，控制层对应的物理实体是网络控制器。协议无感知转发设备负责网络数据的高速转发，其转发决策来自于网络控制器。网络控制器通过南向接口对协议无感知转发设备进行集中统一管理。软件定义网络使得转发层具有可编程能力，数据包的解析和转发流程通过编程控制，打破了硬件设备对转发平面的功能限制。

目前的协议转发设备分为两大类，一种是协议感知的转发设备，一种是协议无感知的转发设备。协议感知的转发设备根据已知协议类型，设计好固定的操作逻辑。若进入转发设备的数据包是已知的协议类型，则设备能按照对应的协议类型对数据包字段进行读写访问操作，若是一些未知格式的协议，则无法处理，因此称协议感知的转发设备是协议绑定的。其缺点是不灵活，对于一些新协议，若协议感知的转发设备未及时进行软件更新，则无法识别新协议的数据包。协议无感知技术克服该缺点，通过指定数据包的偏移和长度构成匹配域，利用灵活的匹配域来识别任意协议格式的数据包字段，使得转发设备无需感知报文的协议类型，协议无感知转发设备按照“匹配-动作”模式工作，即对数据包的某些字段与流表项的匹配域相比较，如果匹配一致，则执行流表项的动作，如转发数据包操作、丢弃数据包操作、修改数据包字段操作等。数据包处理逻辑由网络控制器控制，因此协议无感知的转发设备具备更大的灵活性，支持任意的协议格式的数据包。

现有技术需要将携带用户查询指令的查询数据包先进入操作系统的协议栈解封装处理，再进入数据库系统进行查询，然后将查询结果返回协议栈进行应答数据包封装，最后将应答数据包发送客户端。这个技术存在的缺点是数据包处理过程冗长，效率低下。当前互联网对服务时延要求越来越严格，使用现有的数据查询技术，其时延无法适应万物互联时代大规模数据快速查询的场景。

发明内容

本发明技术解决问题：克服现有技术存在的不足，提供一种基于协议无感知转发的高速数据查询系统及方法，利用数据平面协议无感知转发技术实现查询数据包解封装、数据查询、应答数据包封装等，达到高速查询数据的目的。

本发明技术解决方案：

本发明的一种基于协议无感知转发的高速数据查询系统，其对应的协议无关转发设备，包括：所述系统基于DPDK驱动的协议无感知转发模块，协议无感知转发模块作为一个基于DPDK驱动的模块运行在用户态，该协议无感知转发模块包括功能平面子模块、Metadata数据更新功能子模块、Metadata数据查询功能子模块、流表维护功能子模块和路由功能子模块；基于DPDK驱动的协议无感知转发模块利用DPDK开发套件，实现该模块下的子模块对协议无关转发设备的数据包的处理是经过轮询的方式从网卡等硬件设备读取数据包，绕开操作系统内核；所述Metadata是协议无感知转发设备存储且可在流表项之间共享的数据，用户通过协议无感知技术对该区域的数据进行查询、更新操作；其中：