專利名稱：分布式交換路由器系統(tǒng)的cpu報(bào)文流量控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于現(xiàn)代IP通信網(wǎng)絡(luò)中的分布式交換路由器系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及具有多個(gè)業(yè)務(wù)板卡的機(jī)架式交換路由設(shè)備中CPU報(bào)文的流量控制方法。
系統(tǒng)運(yùn)行中，大量的協(xié)議報(bào)文需要由各個(gè)業(yè)務(wù)板交給主控板，由主控板完成協(xié)議處理。我們把這樣的報(bào)文稱為“CPU報(bào)文”，其意義是這些報(bào)文不由轉(zhuǎn)發(fā)芯片處理，需要由CPU分析。無(wú)論業(yè)務(wù)板還是主控板，CPU資源都是有限的，必須被合理地分配到各個(gè)任務(wù)中。如果大量的CPU報(bào)文處理占據(jù)了幾乎全部的CPU資源將使其他任務(wù)得不到調(diào)度，會(huì)造成系統(tǒng)運(yùn)行不正常，甚至崩潰。這種情況經(jīng)常發(fā)生在網(wǎng)絡(luò)受到攻擊、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備發(fā)生錯(cuò)誤或者網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)未穩(wěn)定的時(shí)候。CPU報(bào)文流量控制的任務(wù)就是在出現(xiàn)上述狀況時(shí)將送到CPU報(bào)文的數(shù)目控制在CPU可以處理的水平，并且保證仍有一定的CPU資源能被其他的任務(wù)使用。CPU報(bào)文流量控制對(duì)提高分布式交換路由器系統(tǒng)的可靠性和健壯性有非常重要的意義。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下分布式交換路由器系統(tǒng)的CPU報(bào)文流量控制方法，通過(guò)實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)當(dāng)前系統(tǒng)各種類型CPU報(bào)文在單位時(shí)間內(nèi)的數(shù)目對(duì)各種類型CPU報(bào)文的流量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并根據(jù)各種CPU的報(bào)文控制流量門限值判斷是否需要采取報(bào)文控制手段，減少CPU報(bào)文的流量。
所述的分布式交換路由器系統(tǒng)的CPU報(bào)文流量控制方法，報(bào)文控制的流量門限值可以根據(jù)當(dāng)前CPU的利用率做自適應(yīng)調(diào)整，CPU占用率高時(shí)，報(bào)文控制流量門限低，保證系統(tǒng)不崩潰；CPU空閑時(shí)，報(bào)文控制流量門限高，保證有良好的CPU報(bào)文處理性能。
所述的分布式交換路由器系統(tǒng)的CPU報(bào)文流量控制方法，當(dāng)前系統(tǒng)各種類型CPU報(bào)文在單位時(shí)間內(nèi)的數(shù)目可以通過(guò)一個(gè)CPU報(bào)文流量統(tǒng)計(jì)模塊統(tǒng)計(jì)獲得，該CPU報(bào)文流量統(tǒng)計(jì)模塊對(duì)每種類型的報(bào)文建立一個(gè)計(jì)數(shù)器，每收到一個(gè)報(bào)文計(jì)數(shù)器值加一；同時(shí)系統(tǒng)中有一個(gè)定時(shí)器，以設(shè)定的時(shí)間Δt為周期對(duì)所有報(bào)文計(jì)數(shù)器清空，如此，則每個(gè)報(bào)文計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值則為當(dāng)前該類型CPU報(bào)文的流量。報(bào)文控制的流量門限值的計(jì)算由所述CPU報(bào)文流量統(tǒng)計(jì)模塊的定時(shí)器觸發(fā)，每間隔Δt時(shí)間計(jì)算一次。計(jì)算公式如下Ct(i)＝Cmin(i)+a(i)*(1-P％)*Cmax(i)式中各參數(shù)含義如下Ct(i)-i類型CPU報(bào)文在t時(shí)刻的流量門限值；Cmin(i)-i類型CPU報(bào)文最小報(bào)文處理流量；Cmax(i)-i類型CPU報(bào)文最大報(bào)文處理流量；P％-t時(shí)刻CPU占用率；a(i)-i類型CPU報(bào)文的流量門限調(diào)整系數(shù)。
對(duì)于參數(shù)Cmin(i)，Cmax(i)，a(i)，在不同的設(shè)備上是不一樣的，這些參數(shù)是一個(gè)試驗(yàn)值，可以通過(guò)做試驗(yàn)來(lái)確定一個(gè)合適的值。同時(shí)這幾個(gè)值也可以通過(guò)命令行來(lái)修改。總之，調(diào)整到一個(gè)使用者認(rèn)為合適的值就可以。
所述的分布式交換路由器系統(tǒng)的CPU報(bào)文流量控制方法，主控板上的報(bào)文控制方法是首先對(duì)CPU報(bào)文分類，在所述CPU報(bào)文流量監(jiān)測(cè)給出某類CPU報(bào)文流量超過(guò)該類型CPU報(bào)文控制的流量門限值的信號(hào)后，丟棄后續(xù)接收到的該類CPU報(bào)文，直到該類CPU報(bào)文的計(jì)數(shù)被刷新后，流量重新開始統(tǒng)計(jì)為止。業(yè)務(wù)板上的CPU報(bào)文控制方法是，通過(guò)設(shè)置分組處理器的報(bào)文過(guò)濾規(guī)則捕獲協(xié)議處理需要的協(xié)議報(bào)文；在所述CPU報(bào)文流量監(jiān)測(cè)給出某類CPU報(bào)文流量超過(guò)該類型CPU報(bào)文控制的流量門限值的信號(hào)后，則關(guān)閉硬件對(duì)這種報(bào)文的捕獲；當(dāng)該類CPU報(bào)文的計(jì)數(shù)被刷新后，流量重新開始統(tǒng)計(jì)，被關(guān)閉的過(guò)濾規(guī)則自動(dòng)重新打開，相應(yīng)類型的CPU報(bào)文再次開始被捕獲。
本發(fā)明包括兩個(gè)部分CPU報(bào)文流量監(jiān)測(cè)和CPU報(bào)文控制。CPU報(bào)文流量監(jiān)測(cè)的功能是實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)當(dāng)前系統(tǒng)各種類型的CPU報(bào)文單位時(shí)間內(nèi)的數(shù)目，也即“報(bào)文流量”，并根據(jù)系統(tǒng)對(duì)報(bào)文的處理能力判斷是否需要采取報(bào)文控制手段。
CPU報(bào)文控制分為主控板CPU報(bào)文控制和業(yè)務(wù)板CPU報(bào)文控制。由于主控板和業(yè)務(wù)板所分擔(dān)的任務(wù)不同，主控板上通常沒(méi)有分組處理器，沒(méi)有業(yè)務(wù)端口。主控板的CPU報(bào)文都是由業(yè)務(wù)板從板間控制信道傳遞而來(lái)。因此主控板和業(yè)務(wù)板在流量控制的方法上有所不同。主控板上首先對(duì)CPU報(bào)文分類，在CPU報(bào)文流量監(jiān)測(cè)給出某類CPU報(bào)文超量信號(hào)后，丟棄后續(xù)接收到的該類報(bào)文。業(yè)務(wù)板上CPU報(bào)文獲得的主要途徑是通過(guò)分組處理器根據(jù)所設(shè)置的過(guò)濾規(guī)則捕獲的。因此業(yè)務(wù)板上的CPU報(bào)文控制主要通過(guò)設(shè)置硬件過(guò)濾規(guī)則來(lái)達(dá)到目的。
CPU報(bào)文流量控制的一個(gè)要點(diǎn)是必須對(duì)各類CPU報(bào)文能精確地做到捕獲與不捕獲，當(dāng)禁止某類報(bào)文時(shí)，這類報(bào)文不會(huì)通過(guò)別的規(guī)則被捕獲。要求對(duì)所有CPU報(bào)文特征做詳細(xì)地分析，包括報(bào)文的目的MAC地址，源MAC地址，以太網(wǎng)類型，目的IP地址，源IP地址，應(yīng)用層協(xié)議等。分析的目的在于排除報(bào)文過(guò)濾規(guī)則之間的相關(guān)性，做到既能一個(gè)不漏的捕獲應(yīng)該捕獲的報(bào)文，也能在實(shí)施控制時(shí)不讓報(bào)文被其他的過(guò)濾規(guī)則所捕獲。換言之，每一條報(bào)文過(guò)濾規(guī)則只能捕獲一種類型的報(bào)文，當(dāng)規(guī)則被刪除后，這種類型的報(bào)文不能被其它規(guī)則捕獲。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果本發(fā)明的CPU報(bào)文流量的監(jiān)測(cè)和控制方法，在CPU報(bào)文流量超過(guò)CPU處理能力時(shí)采取一定的措施減少CPU報(bào)文的流量，從而降低對(duì)CPU資源的占用率，防止主控板和業(yè)務(wù)板的CPU資源在受到大量CPU報(bào)文的沖擊下被耗盡，使系統(tǒng)不至于因此而崩潰。
當(dāng)前系統(tǒng)各種類型CPU報(bào)文在單位時(shí)間內(nèi)的數(shù)目通過(guò)一個(gè)CPU報(bào)文流量統(tǒng)計(jì)模塊統(tǒng)計(jì)獲得，該CPU報(bào)文流量統(tǒng)計(jì)模塊對(duì)每種類型的報(bào)文建立一個(gè)計(jì)數(shù)器，每收到一個(gè)報(bào)文計(jì)數(shù)器值加一；同時(shí)系統(tǒng)中有一個(gè)定時(shí)器，以1秒為周期對(duì)所有報(bào)文計(jì)數(shù)器清空，如此，則每個(gè)報(bào)文計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值則為當(dāng)前該類型CPU報(bào)文的流量。
報(bào)文控制的流量門限值的計(jì)算由CPU報(bào)文流量統(tǒng)計(jì)模塊的定時(shí)器觸發(fā)，每秒計(jì)算一次。計(jì)算公式如下Ct(i)＝Cmin(i)+a(i)*(1-P％)*Cmax(i)Ct(i)-i類型CPU報(bào)文在t時(shí)刻的流量門限值；Cmin(i)-i類型CPU報(bào)文最小報(bào)文處理流量；Cmax(i)-i類型CPU報(bào)文最大報(bào)文處理流量；P％-t時(shí)刻CPU占用率；a(i)-i類型CPU報(bào)文的流量門限調(diào)整系數(shù)。
業(yè)務(wù)板CPU報(bào)文控制流程如下1.設(shè)置分組處理器的報(bào)文過(guò)濾規(guī)則以捕獲協(xié)議處理需要的協(xié)議報(bào)文。分組處理器根據(jù)所設(shè)置的CPU報(bào)文過(guò)濾規(guī)則捕獲報(bào)文。
2.分析CPU報(bào)文，識(shí)別其類型。根據(jù)類型進(jìn)入不同的CPU報(bào)文隊(duì)列。
3.CPU報(bào)文流量統(tǒng)計(jì)模塊對(duì)報(bào)文進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，計(jì)算出流量，并與當(dāng)前允許該類報(bào)文控制的流量門限值進(jìn)行比較。
4.如果報(bào)文流量未超過(guò)門限，則報(bào)文進(jìn)入隊(duì)列，然后經(jīng)過(guò)主控板與業(yè)務(wù)板之間的控制信道發(fā)往主控板。
5.如果報(bào)文流量超過(guò)門限則啟動(dòng)報(bào)文控制，該報(bào)文被丟棄，同時(shí)該類報(bào)文的硬件過(guò)濾規(guī)則被關(guān)閉，停止捕獲報(bào)文。
6.CPU報(bào)文流控定時(shí)器按照固定間隔時(shí)間開啟所有被關(guān)閉的硬件過(guò)濾規(guī)則，業(yè)務(wù)板又開始捕獲這類報(bào)文。
主控板CPU報(bào)文控制流程如下1.主控板從控制信道獲取從業(yè)務(wù)板發(fā)來(lái)的CPU報(bào)文。
2.分析CPU報(bào)文，識(shí)別其類型，根據(jù)類型進(jìn)入不同的報(bào)文隊(duì)列，CPU報(bào)文流量統(tǒng)計(jì)模塊計(jì)算當(dāng)前的流量。
3.如果報(bào)文流量未超過(guò)流量門限，則報(bào)文被CPU處理，報(bào)文流量計(jì)數(shù)增加。
4.如果報(bào)文流量超過(guò)流量門限，報(bào)文被丟棄，并且在報(bào)文流量計(jì)數(shù)被刷新之前所有的該類型報(bào)文都將被丟棄。
5.CPU報(bào)文流控定時(shí)器刷新所有的報(bào)文流量計(jì)數(shù)器，重新開始流量統(tǒng)計(jì)。
權(quán)利要求
1.分布式交換路由器系統(tǒng)的CPU報(bào)文流量控制方法，其特征在于，通過(guò)實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)當(dāng)前系統(tǒng)各種類型CPU報(bào)文在單位時(shí)間內(nèi)的數(shù)目對(duì)各種類型CPU報(bào)文的流量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并根據(jù)各種CPU的報(bào)文控制流量門限值判斷是否需要采取報(bào)文控制手段，減少CPU報(bào)文的流量。
2.如權(quán)利要求1所述的分布式交換路由器系統(tǒng)的CPU報(bào)文流量控制方法，其特征在于，所述報(bào)文控制的流量門限值根據(jù)當(dāng)前CPU的利用率做自適應(yīng)調(diào)整，CPU占用率高時(shí)，報(bào)文控制流量門限低；CPU空閑時(shí)，報(bào)文控制流量門限高。
3.如權(quán)利要求1所述的分布式交換路由器系統(tǒng)的CPU報(bào)文流量控制方法，其特征在于，所述當(dāng)前系統(tǒng)各種類型CPU報(bào)文在單位時(shí)間內(nèi)的數(shù)目是通過(guò)一個(gè)CPU報(bào)文流量統(tǒng)計(jì)模塊統(tǒng)計(jì)獲得的，該CPU報(bào)文流量統(tǒng)計(jì)模塊對(duì)每種類型的報(bào)文建立一個(gè)計(jì)數(shù)器，每收到一個(gè)報(bào)文計(jì)數(shù)器值加一；同時(shí)系統(tǒng)中有一個(gè)定時(shí)器，以設(shè)定的時(shí)間Δt為周期對(duì)所有報(bào)文計(jì)數(shù)器清空，如此，則每個(gè)報(bào)文計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值則為當(dāng)前該類型CPU報(bào)文的流量。
4.如權(quán)利要求3所述的分布式交換路由器系統(tǒng)的CPU報(bào)文流量控制方法，其特征在于，所述報(bào)文控制的流量門限值的計(jì)算由所述CPU報(bào)文流量統(tǒng)計(jì)模塊的定時(shí)器觸發(fā)，每間隔Δt時(shí)間計(jì)算一次，計(jì)算公式如下Ct(i)＝Cmin(i)+a(i)*(1-P％)*Cmax(i)Ct(i)-i類型CPU報(bào)文在t時(shí)刻的流量門限值；Cmin(i)-i類型CPU報(bào)文最小報(bào)文處理流量；Cmax(i)-i類型CPU報(bào)文最大報(bào)文處理流量；P％-t時(shí)刻CPU占用率；a(i)-i類型CPU報(bào)文的流量門限調(diào)整系數(shù)。
5.如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的分布式交換路由器系統(tǒng)的CPU報(bào)文流量控制方法，其特征在于，主控板上的報(bào)文控制方法是首先對(duì)CPU報(bào)文分類，在所述CPU報(bào)文流量監(jiān)測(cè)給出某類CPU報(bào)文流量超過(guò)該類型CPU報(bào)文控制的流量門限值的信號(hào)后，丟棄后續(xù)接收到的該類CPU報(bào)文，直到該類CPU報(bào)文的計(jì)數(shù)被刷新后，流量重新開始統(tǒng)計(jì)為止；業(yè)務(wù)板上的CPU報(bào)文控制方法是，通過(guò)設(shè)置分組處理器的報(bào)文過(guò)濾規(guī)則捕獲協(xié)議處理需要的協(xié)議報(bào)文；在所述CPU報(bào)文流量監(jiān)測(cè)給出某類CPU報(bào)文流量超過(guò)該類型CPU報(bào)文控制的流量門限值的信號(hào)后，則關(guān)閉硬件對(duì)這種報(bào)文的捕獲；當(dāng)該類CPU報(bào)文的計(jì)數(shù)被刷新后，流量重新開始統(tǒng)計(jì)，被關(guān)閉的過(guò)濾規(guī)則自動(dòng)重新打開，相應(yīng)類型的CPU報(bào)文再次開始被捕獲。
全文摘要
本發(fā)明提供了分布式交換路由器系統(tǒng)的CPU報(bào)文流量控制方法，通過(guò)實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)當(dāng)前系統(tǒng)各種類型CPU報(bào)文在單位時(shí)間內(nèi)的數(shù)目對(duì)各種類型CPU報(bào)文的流量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并根據(jù)各種CPU的報(bào)文控制流量門限值判斷是否需要采取報(bào)文控制手段，減少CPU報(bào)文的流量。采用本發(fā)明的技術(shù)方案，在CPU報(bào)文流量超過(guò)CPU處理能力時(shí)采取一定的措施減少CPU報(bào)文的流量，從而降低對(duì)CPU資源的占用率，防止主控板和業(yè)務(wù)板的CPU資源在受到大量CPU報(bào)文的沖擊下被耗盡，使系統(tǒng)不至于因此而崩潰。
文檔編號(hào)H04L12/56GK1477823SQ0315039
公開日2004年2月25日 申請(qǐng)日期2003年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月31日
發(fā)明者李德?tīng)? 沈忱, 夏迎春, 王東 申請(qǐng)人:北京港灣網(wǎng)絡(luò)有限公司