專利名稱：一種tcp流淘汰替換方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域，具體涉及一種TCP流淘汰替換方法。
背景技術(shù)：
TCP卸載技術(shù)是把主機(jī)軟件中的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧處理固化到網(wǎng)卡硬件中實(shí)現(xiàn)， 以便降低系統(tǒng)CPU負(fù)載，增大網(wǎng)絡(luò)IO帶寬的技術(shù)。TCP卸載系統(tǒng)一般包括兩部分功能，第一 部分是TCP連接狀態(tài)管理，用TCP連接表來(lái)維護(hù)每個(gè)TCP連接從開(kāi)始、數(shù)據(jù)傳輸、關(guān)閉的狀 態(tài)。第二部分是TCP數(shù)據(jù)管理，用來(lái)把亂序的TCP報(bào)文的數(shù)據(jù)進(jìn)行重新排序，把TCP傳輸?shù)?數(shù)據(jù)提取出來(lái)提交給主機(jī)。一般在TCP卸載系統(tǒng)中，硬件在進(jìn)行TCP數(shù)據(jù)管理時(shí)，一般在TCP卸載系統(tǒng)中使用 一個(gè)數(shù)據(jù)緩存器，把每個(gè)TCP連接的數(shù)據(jù)提取出來(lái)，用緩沖器完成TCP數(shù)據(jù)的重排序和拼 接，然后以緩沖區(qū)為單位向主機(jī)系統(tǒng)提交。在有些需要對(duì)TCP數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理的系統(tǒng)中，主機(jī)不僅需要及時(shí)拿到TCP傳輸?shù)臄?shù) 據(jù)，有時(shí)還需要把上一個(gè)數(shù)據(jù)包的末尾的數(shù)據(jù)和下一個(gè)數(shù)據(jù)包的開(kāi)頭的數(shù)據(jù)連起來(lái)處理， 也就是說(shuō)需要緩存上一個(gè)數(shù)據(jù)包的部分?jǐn)?shù)據(jù)到下一個(gè)數(shù)據(jù)包中，如果在硬件中進(jìn)行緩存， 就需要硬件消耗大量的存儲(chǔ)。受內(nèi)存容量和硬件對(duì)TCP連接處理性能的影響，硬件不能像軟件一樣，對(duì)所有連 接進(jìn)行遍歷查找，只能進(jìn)行局部查找，當(dāng)沖突鏈達(dá)到最大值時(shí)，就要選擇性的進(jìn)行替換。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提高硬件處理性能，最大程度減少?zèng)_突替換。在必須進(jìn)行的替 換時(shí)，替換掉建立最早的連接，確保硬件盡最大努力不出現(xiàn)丟棄整個(gè)連接的情況，從而確保 應(yīng)用收到的連接數(shù)目不變少。一種TCP流淘汰替換方法，包含以下步驟A、根據(jù)收到報(bào)文的五元組信息和TCP層的Flags信息，通過(guò)哈希運(yùn)算建立連接表 項(xiàng)，不同哈希值連接縱向分配存儲(chǔ)空間，相同哈希值橫向分配存儲(chǔ)空間，構(gòu)成哈希沖突鏈；B、哈希沖突鏈的大小可由軟件通過(guò)PCIE控制器動(dòng)態(tài)配置，每個(gè)表項(xiàng)允許的哈 希沖突鏈的長(zhǎng)度為對(duì)，包括處于有效狀態(tài)由字段Valid標(biāo)識(shí)，連接建立先后順序由字段 AccessOrder 標(biāo)識(shí)；C、根據(jù)Valid域確定有效域，若M項(xiàng)都被用完，根據(jù)AccessOrder域選擇建立時(shí) 間最久的連接替換。優(yōu)選的所述五元組包括源IP地址、目的IP地址、協(xié)議號(hào)、源端口、目的端口。本發(fā)明采用軟件結(jié)合的方式，哈希沖突鏈的大小由軟件通過(guò)PCIE控制器動(dòng)態(tài)配 置，支持最大到對(duì)，增加沖突鏈的長(zhǎng)度能增加硬件處理系統(tǒng)提交給應(yīng)用的處理連接數(shù)量，減 少?zèng)_突鏈能節(jié)省片內(nèi)外存儲(chǔ)資源，增加硬件處理系統(tǒng)的并發(fā)連接數(shù)量。


圖1是本發(fā)明哈希鏈表數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
具體實(shí)施例方式本發(fā)明是一種基于硬件進(jìn)行TCP連接替換系統(tǒng)，當(dāng)連接緩沖區(qū)滿時(shí)，替換掉建立 最久的連接。根據(jù)valid字段確定連接緩沖區(qū)是否已經(jīng)存儲(chǔ)滿，根據(jù)AccessOrder字段確定哪
一個(gè)連接建立最早。該發(fā)明的實(shí)現(xiàn)方法和過(guò)程如下(1)連接管理系統(tǒng)需要建立新連接。連接管理系統(tǒng)接收到TCP報(bào)文后，根據(jù)四元組(源ip，目的ip，源端口，目的端口) 以及TCP報(bào)頭中的flags狀態(tài)，確定是否需要建立連接。(2)如果需要新建連接發(fā)起連接表訪問(wèn)請(qǐng)求。如果需要建立新連接，根據(jù)哈希值通過(guò)DDR2控制器訪問(wèn)連接表，并等待控制器返 回連接數(shù)據(jù)。(3)確定是否需要進(jìn)行替換。根據(jù)DDR2控制器返回的第一拍數(shù)據(jù)中的Valid字段確定是否需要進(jìn)行連接替換， 如果該字段所有位全部為1，需要進(jìn)行替換。(4)確定替換哪個(gè)連接根據(jù)DDR2控制器返回的第一拍數(shù)據(jù)中的AccessOrder字段確定是哪個(gè)連接建立 最早，AccessOrder字段最右邊標(biāo)識(shí)建立時(shí)間最早的連接序號(hào)。(5)根據(jù)被替換連接的序號(hào)更新第二級(jí)連接表的五元組信息。確定需要進(jìn)行替換操作，都回被替換連接IP地址和端口信息，由連接管理系統(tǒng)主 動(dòng)發(fā)出TIMED_0UT包打斷該連接，同時(shí)將連接表中的四元組替換為新建連的四元組。連接替換系統(tǒng)刪除了需要被替換的連接，并更新四元組為新建連接的四元組，同 時(shí)調(diào)整AccessOrder字段表明該連接是新連接。
權(quán)利要求
1.一種TCP流淘汰替換方法，其特征在于包含以下步驟A、根據(jù)收到報(bào)文的五元組信息和TCP層的Flags信息，通過(guò)哈希運(yùn)算建立連接表項(xiàng)，不 同哈希值連接縱向分配存儲(chǔ)空間，相同哈希值橫向分配存儲(chǔ)空間，構(gòu)成哈希沖突鏈；B、哈希沖突鏈的大小可由軟件通過(guò)PCIE控制器動(dòng)態(tài)配置，每個(gè)表項(xiàng)允許的哈希 沖突鏈的長(zhǎng)度為對(duì)，包括處于有效狀態(tài)由字段Valid標(biāo)識(shí)，連接建立先后順序由字段 AccessOrder 標(biāo)識(shí)；C、根據(jù)Valid域確定有效域，若M項(xiàng)都被用完，根據(jù)AccessOrder域選擇建立時(shí)間最 久的連接替換。
2.如權(quán)利要求1所述一種TCP流淘汰替換方法，其特征在于所述五元組包括源IP地 址、目的IP地址、協(xié)議號(hào)、源端口、目的端口。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種TCP流淘汰替換方法。根據(jù)哈希值建立哈希表鏈；每個(gè)表項(xiàng)允許的哈希沖突鏈的長(zhǎng)度為24；根據(jù)Valid域確定有效域，若24項(xiàng)都被用完，根據(jù)AccessOrder域選擇建立時(shí)間最久的連接替換。本發(fā)明通過(guò)合理選擇哈希表大小和桶深度，最大程度減少?zèng)_突替換和提交硬件性能。
文檔編號(hào)H04L29/06GK102098290SQ20101059834
公開(kāi)日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2010年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月17日
發(fā)明者劉朝輝, 劉燦, 李鋒偉, 竇曉光, 紀(jì)奎 申請(qǐng)人:天津曙光計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)有限公司