[发明专利]一种基于发送端多接入通道的数据传输加速引擎方法

摘要

一种基于发送端多接入通道的数据传输加速引擎方法，发送端主机将数据包从应用层下来后，经过TCP复用封装，然后交付给主机操作系统的TCP/IP协议栈处理，经IP层形成封装好的IP数据报传输至链路层再至物理层，再经过中间路由到达数据接收方，由接收方进行解复用，其特征在于：在IP层与链路层之间设置数据传输加速引擎，首先将IP数据报按IP报头中的标示位将待发送数据进行分组，然后将分组后的报组通过负载均衡模块检测各传输通道的流量负载情况，采用相应的流量分配算法进行预分配计算，将待传输数据流量分配到各个可用传输通道上并行传输，最后通过数据调度模块将预分配的数据报组指定到不同的网络接口设备。

主权项

1、一种基于发送端多接入通道的数据传输加速引擎方法，发送端主机将数据包从应用层下来后，经过TCP复用封装，然后交付给主机操作系统的TCP/IP协议栈处理，经IP层形成封装好的IP数据报传输至链路层再至物理层，再经过中间路由到达数据接收方，由接收方进行解复用，其特征在于：在IP层与链路层之间设置数据传输加速引擎，该加速引擎包括IP报分组模块、负载均衡模块及数据调度模块，其中负载均衡模块内含网络接口状态监测子模块；首先由IP报分组模块将IP数据报按IP报头中的标示位将待发送数据进行分组，相同标示位的数据报分在同一组，然后分组后的报组数据成为负载均衡模块的可处理单元，根据网络接口状态监测子模块实时检测各传输通道的流量负载情况，采用相应的流量分配算法对数据报组进行预分配计算，将待传输数据流量分配到各个可用传输通道上并行传输，最后通过数据调度模块将预分配的数据报组指定到不同的网络接口设备；上述IP报分组模块、负载均衡模块和数据调度模块是通过四个线程来实现的：IP报分组线程为一个循环处理函数，将存储器中的数据报文按照标志位进行分组，当存储器中没有数据时，该线程进入睡眠状态；负载均衡由负载均衡算法线程和网络接口状态监测线程两个线程来实现：负载均衡算法线程一开始处于中断睡眠状态，由IP报分组线程显式地唤醒后才开始运行，负载均衡算法线程为每个网络接入通道接口分配了一个权值wi，存放在网络接口列表中，权值代表待传输的数据分组被分配到该网络接口上发送的概率：$\underset{i-1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{w}_i=1---\left(1\right)$负载均衡算法将待发送的数据合理地分配各发送通道上去，数据在各通道上的分布由各通道的权重值wi来确定；负载均衡的网络接口状态监测线程负责监测各网络接入通道接口的状态信息，包括网络接口带宽、丢包率、网络接口利用率，监测结果存储在网络接口列表里，接口i的权值wi调整计算方法如下：$w_i=\frac{b_i(1+u_i)(1-e_i)}{\underset{k=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{b}_k(1+u_k)(1-e_k)}---\left(2\right)$其中，i为网络接口序号，1≤i≤n；bi为网络接口i的接口带宽，ei为网络接口i的接口丢包率，ui为网络接口i的接口利用率；根据式(2)得到的网络接口i的权值即数据被分配到网络接入通道接口i上进行传输的概率，为下一数据分组选中相应网络接口；通过一个定时器程序检查是否达到权值wi的调整周期，如果达到了调整周期，则按照公式(2)重新设置各接口权值，公式(2)中的各参数由网络接口状态监测线程获得，然后负载均衡算法线程按照各接口权值wi对数据报分组进行分配运算，使分配结果符合权值wi所要求的分布；负载均衡算法线程的输入为数据分配信号，输出为传输通道，网络接口状态监测线程封装了传输设备的驱动接口，通过各物理设备的驱动程序接口，获取丢包率，利用率，带宽等参数，所得数据全部存储在网络接口列表中，网络接口列表是全局数据，每个线程都可以访问；数据调度线程的输入是负载均衡算法线程所计算出的传输通道和IP分组线程处理后的数据报组，通过调用传输设备驱动程序接口，将数据传送到网络中去。当没有数据调度时，数据调度线程可以进入睡眠状态。