[发明专利]一种TCP数据包的传输方法

摘要

本发明的目的在于提供一种TCP数据包的传输方法，该方法通过将非本地TCP数据包直接重定向到本地网络协议栈进行处理(不依赖于网络地址转换技术)、流套接字负载均衡、减少内核层和用户层之间的数据拷贝传递、在内核层的流套接字之间直接传递TCP数据包以及减少网络协议栈中执行数据包构建等复杂操作的开销，提高了内核层内部各模块间传输和处理TCP数据包以及内核层与用户层业务程序之间传输数据的效率，实现了应用网关对TCP流量应用层数据的在线高速处理、TCP数据包的快速转发以及对大量并发TCP会话的支持，并保证了应用网关对于通信源端和目的端的透明性。

主权项

1.一种TCP数据包的传输方法，其步骤如下：1)将应用网关接收到的、目的IP地址为非本地IP地址的TCP数据包传输到内核层的数据包转发模块；2)数据包转发模块根据负载均衡算法从用户层业务程序创建的“监听”流套接字池中选出一个“监听”流套接字，将其本地监听端口保存到数据包的内核数据结构中；3)所述“监听”流套接字响应新建TCP连接握手请求，并创建“数据”流套接字，所述流套接字包含三个数据包缓冲队列：接收队列、发送队列和深度处理队列；“监听”流套接字还包含一个监听队列和一个新建TCP连接队列；4)数据包转发模块将TCP数据包重定向到内核层的本地网络协议栈；5)本地网络协议栈的TCP输入处理模块对TCP数据包的TCP包头进行解析处理，在“数据”流套接字散列表中查找是否存在与数据包对应的“数据”流套接字；6)若存在“数据”流套接字，则将数据包加入到“数据”流套接字的接收队列的队尾，并跳到步骤9；7)若不存在“数据”流套接字，则在“监听”流套接字散列表中找到数据包转发模块选出的“监听”流套接字，将数据包加入到“监听”流套接字的监听队列的队尾；8)TCP新建连接模块从监听队列队首取出TCP数据包，完成与客户机的新建TCP连接握手，创建与客户机进行通信的“数据”流套接字，将该流套接字加入到内核中的“数据”流套接字散列表以及“监听”流套接字的新建TCP连接队列队尾；9)用户层的业务程序调用套接字的系统调用函数accept()，从“监听”流套接字的新建TCP连接队列队首取出“数据”流套接字并返回其信息给业务程序；调用套接字的系统调用函数socket()，创建与服务器通信的“数据”流套接字；调用套接字的系统调用函数connect()，建立应用网关与服务器间的TCP连接；10)业务程序调用套接字的系统调用函数，触发TCP输入处理模块从“数据”流套接字的接收队列的队首取出TCP数据包，还原提取出应用层数据并拷贝到业务程序提供的用户层缓冲区中，如果所述函数的参数flags中包含标识MSG_PREINSPECTING，则将数据包加入到“数据”流套接字的深度处理队列队尾；11)业务程序解析处理用户层缓冲区中的数据，调用套接字的系统调用函数，并根据所述函数的参数flags中设置的不同标识，执行对“数据”流套接字深度处理队列中的原始TCP数据包的处理操作，包括：丢弃；对TCP数据包的内容不做任何修改原样发送出去；采用业务程序提供的数据替换TCP数据包的内容后发送出去；其中上述步骤中所有系统调用函数均兼容伯克利套接字。