一种基于OVS-DPDK的数据包处理方法、系统与流程

本公开的实施例涉及云计算，尤其涉及一种基于ovs- dpdk的数据包处理方法、系统。

背景技术：

1、云平台网络是依靠ovs（openvswitch，虚拟交换机）的内核空间实现对应用程序的数据包的处理。数据平面开发套件(dpdk，data plane development kit)为用于快速数据包处理的函数库与驱动集合。dpdk 结合ovs 后，性能变得高效且方便开发。

2、ovs-dpdk架构中的ct（connection tracking）模块存在一把保护ct跟踪链接表的全局锁，在ct流表跟踪项（后文，统称ct表项）插入删除时执行数据保护。其中，ct（connection tracking）模块用于连接跟踪允许跟踪所有逻辑网络连接或会话，从而关联可能构成该连接的所有数据包。dpdk 数据路径上的大部分工作通过轮询模式驱动程序（poll mode driver，pmd）线程负责处理，pmd还执行诸如输入端口的连续轮询等任务。pmd一旦接收到数据包及对其进行分类，分类完成后进行处理动作。

3、现有处理流表的大致流程如下：在dpdk 数据路径上接收从ovs连接的某个网络设备发来的数据包，从数据包中提取源/目的ip、源/目的端口、协议号的五元组信息；基于上述五元组信息生成的哈希值进行查表，当查表获得的索引值为非空时，则无需更新流表，当查表获得的索引值为空时，则需要获取全局锁，将创建的ct表项插入ct跟踪链接表。若期间全局锁获取失败，则需等待锁释放后，才能执行查表修改操作（包括插入、删除等）。

4、由此可见，当多线程同时进行数据采集时必须通过解锁和写锁的方式与tcp/ip协议栈进行交互。为此，存在如下问题：（1）目前ovs的ct模块在建链上受限于多pmd进程访问同一块ct跟踪链接表，在查表和插入的全局锁是不能去掉的，这使得随着pmd进程增多时，cps（connection per second，每秒连接数）性能无法像预想的提高；受制于此，随着硬件网卡带宽（25gbps到100gbps）进一步提高，使得ovs-dpdk的pmd的分配策略无法通过pmd数量的增多来提高ovs的cps。也就是说，这将造成数据包处理速度匹配不了硬件的带宽处理速度。（2）当一个线程获取锁后，执行相关的逻辑代码，执行时间过长，造成其他线程只能睡眠等待，串行处理粒度过大，造成无法充分利用cpu资源。

技术实现思路

1、本公开的实施例提供了一种基于ovs- dpdk的数据包处理方法、系统，旨在解决上述问题以及其他潜在的问题中的一个或多个。

2、为实现上述目的，提供以下技术方案：

3、根据本公开的第一方面，提供了一种基于ovs- dpdk的数据包处理方法，包括：

4、步骤s01，从dpdk数据路径上获取pmd数据包并将pmd数据包缓存入批处理batch中；

5、步骤s02，从批处理batch中获取pmd数据包进行流表处理流程；

6、在执行流表处理流程时，对批处理batch中的pmd数据包进行查表，当未在ct跟踪链接表查询到ct表项时，创建ct表项并根据全局锁获取情况执行不同操作：当获取全局锁成功时，将该ct表项插入ct跟踪链接表，当获取全局锁失败时，将该ct表项的指针填充入ct缓存节点中；

7、步骤s03，当批处理batch中的数据包取完后，执行ct缓存节点的ct表项插入流程；当ct缓存节点的ct表项插入流程执行完毕后，返回步骤s01对下一轮pmd数据包进行处理；

8、在执行ct缓存节点的ct表项插入流程时，当全局锁获取成功时，将ct缓存节点中指针所对应的ct表项插入ct跟踪链接表并删除该ct缓存节点。

9、本公开实施例的方法在建链获取锁失败时，不等待锁释放，而是利用等待锁释放的时间做其他操作，即将ct表项的指针填充入ct缓存节点中。在此过程中，无需耗费时间等待锁释放。在取完数据包后，利用ct缓存节点的ct表项插入流程，再将ct表项插入。本公开实施例降低了批量处理数据包时串行处理的时间，提高了cps速率以及流表的卸载速度，优化了网络性能。

10、在一些实施例中，所述流表处理流程包括：

11、判断批处理batch中的数据包是否取完，若取完，则结束，若未取完，执行后续流程；

12、查询ct跟踪链接表，当未能查到ct表项时，创建ct表项并基于该数据包填充所述ct表项；

13、获取全局锁，当全局锁获取成功时，将该ct表项插入ct跟踪链接表；当全局锁获取失败时，将该ct表项的指针填充入ct缓存节点中；

14、逐个从批处理batch中获取数据包执行上述流程，直到取完数据包为止。

15、在一些实施例中，所述流表处理流程还包括：当查到ct表项时，更新该ct表项的状态，之后从批处理batch中获取下一个数据包执行流表处理流程。

16、在一些实施例中，所述基于该数据包填充所述ct表项的过程包括：将数据包中的源ip、目的ip、源端口、目的端口、协议号和ct表项的状态存入所述ct表项。

17、在一些实施例中，所述步骤s02还包括：判断ct缓存节点是否为空，当ct缓存节点为空时，从批处理batch中获取pmd数据包进行流表处理流程；当ct缓存节点不为空时，遍历线程上的所有ct缓存节点，执行ct缓存节点的ct表项插入流程。

18、在一些实施例中，所述ct缓存节点的ct表项插入流程包括：

19、获取线程上的一个ct缓存节点；

20、获取全局锁，当全局锁获取成功时，将ct缓存节点中指针所对应的ct表项插入ct跟踪链接表；

21、删除该ct缓存节点；

22、依次遍历线程上的所有ct缓存节点，直到所有缓存节点中指针所对应的ct表项插入ct跟踪链接表，ct缓存节点被删除后为止。

23、在一些实施例中，所述ct缓存节点的ct表项插入流程还包括：当ct缓存节点的ct表项插入流程执行完后，继续进行流表处理流程。

24、在一些实施例中，方法还包括：在步骤s01获取pmd数据包后且在执行步骤s02步骤前，创建ct缓存节点。

25、在一些实施例中，所述ct缓存节点的数量为步骤s01中从dpdk数据路径上获取pmd数据包的最大值。

26、根据本公开的第二方面，提供了一种基于ovs-dpdk的数据包处理系统，包括：

27、数据包获取模块，用于从dpdk数据路径上获取pmd数据包；

28、批处理batch模块，用于缓存所述数据包获取模块获取的pmd数据包；

29、流表处理模块，用于获取批处理batch模块中的pmd数据包进行流表处理流程，在执行流表处理流程时，对批处理batch中的pmd数据包进行查表，当未在ct跟踪链接表查询到ct表项时，创建ct表项并根据全局锁获取情况执行不同操作：当获取全局锁成功时，将该ct表项插入ct跟踪链接表，当获取全局锁失败时，将该ct表项的指针填充入ct缓存节点中；当批处理batch中的数据包取完后，触发所述缓存插入模块执行ct缓存节点的ct表项插入流程；当ct缓存节点的ct表项插入流程执行完毕后，触发所述数据包获取模块对下一轮pmd数据包进行处理；

30、缓存插入模块，用于在执行ct缓存节点的ct表项插入流程时，当全局锁获取成功时，将ct缓存节点中指针所对应的ct表项插入ct跟踪链接表并删除该ct缓存节点。