本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于對(duì)稱多處理SMP系統(tǒng)的無(wú)鎖化通信方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：
SMP（SymmetricalMulti-Processing，對(duì)稱多處理機(jī)系統(tǒng)）架構(gòu)中，核心模塊會(huì)存在共享資源的情況。多個(gè)處理機(jī)上運(yùn)行的進(jìn)程并行執(zhí)行，可能會(huì)有若干個(gè)進(jìn)程同時(shí)訪問(wèn)某共享資源，在編程時(shí)需要考慮共享內(nèi)存帶來(lái)的鎖開銷。目前主流網(wǎng)卡的報(bào)文接收技術(shù)RSS(Receive-SideScaling)中，哈希算法是在網(wǎng)卡硬件中進(jìn)行編程，因此無(wú)法在外部進(jìn)行自定義編程，不能根據(jù)需要調(diào)整哈希算法。RSS技術(shù)可以保證數(shù)據(jù)流的單向親和性，因此，對(duì)于只處理單向數(shù)據(jù)流的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備來(lái)說(shuō)，可以做到避免共享內(nèi)存，但是RSS不能保證雙向數(shù)據(jù)流親和。對(duì)于一般的流處理設(shè)備，尤其是具有NAT(NetworkAddressTranslation，網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換)功能的設(shè)備，如果能夠做到雙向流親和，即保證同一條流進(jìn)出都由同一個(gè)cpu處理，就可以避免核與核間對(duì)內(nèi)存的共享，從而消除共享內(nèi)存帶來(lái)的鎖開銷。但是目前還沒(méi)有很好的解決方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題之一。為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種基于對(duì)稱多處理SMP系統(tǒng)的無(wú)鎖化通信方法。本方法實(shí)現(xiàn)了雙向流親和，可編程，可控性強(qiáng)，無(wú)鎖隊(duì)列避免競(jìng)爭(zhēng)開銷，優(yōu)化了系統(tǒng)性能。本發(fā)明的第二個(gè)目的在于提出一種基于對(duì)稱多處理SMP系統(tǒng)的無(wú)鎖化通信系統(tǒng)。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明第一方面的實(shí)施例提出了一種基于對(duì)稱多處理SMP系統(tǒng)的無(wú)鎖化通信方法,所述SMP系統(tǒng)包括多個(gè)socket，其中每個(gè)所述socket為SMP結(jié)構(gòu)，所述多個(gè)socket之間的端口獨(dú)立，其中，每個(gè)所述socket進(jìn)行無(wú)鎖化通信包括如下步驟：將所述ip段中的ip通過(guò)哈希算法分配至每個(gè)數(shù)據(jù)流處理核心上，并對(duì)所述socket的每個(gè)端口配置多個(gè)源地址轉(zhuǎn)換snat的ip段，將snat的ip插入到接收器的維護(hù)表中，其中，將正向數(shù)據(jù)流的源地址設(shè)置為當(dāng)前所在數(shù)據(jù)流處理核心的私有地址；當(dāng)所述接收器檢測(cè)到有逆向數(shù)據(jù)流返回時(shí)，所述接收器檢測(cè)所述逆向數(shù)據(jù)流的目的地址是否為自身所在端口的snat的ip段；如果是，則采用ip通過(guò)哈希算法將所述逆向數(shù)據(jù)流的分配給包括所述私有地址的逆向數(shù)據(jù)流核心。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于對(duì)稱多處理SMP系統(tǒng)的無(wú)鎖化通信方法,通過(guò)哈希算法和無(wú)鎖隊(duì)列技術(shù)，保證數(shù)據(jù)流的雙向親和性，即同一條流進(jìn)出由同一個(gè)cpu處理，避免核與核之間的內(nèi)存共享以及其帶來(lái)的鎖競(jìng)爭(zhēng)，消除了共享內(nèi)存帶來(lái)的鎖開銷，對(duì)用戶透明，對(duì)數(shù)據(jù)流具有高度可控?？删幊蹋`活性和可控性強(qiáng)，同時(shí)性能優(yōu)化效果明顯。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述哈希算法為取余的哈希算法。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在所述socket的每個(gè)端口配置所述端口對(duì)應(yīng) 的snat的ip段的第二個(gè)地址。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)所述socket中設(shè)置有具有接收數(shù)據(jù)流處理核心，所述接收數(shù)據(jù)流處理核心通過(guò)無(wú)鎖隊(duì)列將接收到的數(shù)據(jù)流按照五元組哈希分配到每個(gè)數(shù)據(jù)流處理核心上。本發(fā)明第二方面的實(shí)施例提出了一種基于對(duì)稱多處理SMP系統(tǒng)的無(wú)鎖化通信系統(tǒng)，所述SMP系統(tǒng)包括多個(gè)socket，其中每個(gè)所述socket為SMP結(jié)構(gòu)，所述多個(gè)socket之間的端口獨(dú)立，所述基于對(duì)稱多處理SMP系統(tǒng)的無(wú)鎖化通信系統(tǒng)對(duì)每個(gè)所述socket進(jìn)行無(wú)鎖化通信處理，其中所述基于對(duì)稱多處理SMP系統(tǒng)的無(wú)鎖化通信系統(tǒng)包括：分配裝置、源地址轉(zhuǎn)換snat裝置和接收器。分配裝置用于將所述ip段中的ip通過(guò)哈希算法分配至每個(gè)數(shù)據(jù)流處理核心上；源地址轉(zhuǎn)換snat裝置用于對(duì)所述socket的每個(gè)端口配置多個(gè)源地址轉(zhuǎn)換snat的ip段，將snat的ip插入到接收器的維護(hù)表中，其中，將正向數(shù)據(jù)流的源地址設(shè)置為當(dāng)前所在數(shù)據(jù)流處理核心的私有地址；所述接收器用于存儲(chǔ)snat的ip，并在檢測(cè)到有逆向數(shù)據(jù)流返回時(shí)，所述接收器檢測(cè)所述逆向數(shù)據(jù)流的目的地址是否為自身所在端口的snat的ip段；所述分配裝置還用于在所述逆向數(shù)據(jù)流的目的地址是自身所在端口的snat的ip段時(shí)，采用ip通過(guò)哈希算法將所述逆向數(shù)據(jù)流的分配給包括所述私有地址的逆向數(shù)據(jù)流核心。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于對(duì)稱多處理SMP系統(tǒng)的無(wú)鎖化通信系統(tǒng)，通過(guò)哈希算法和無(wú)鎖隊(duì)列技術(shù)，保證數(shù)據(jù)流的雙向親和性，即同一條流進(jìn)出由同一個(gè)cpu處理，避免核與核之間的內(nèi)存共享以及其帶來(lái)的鎖競(jìng)爭(zhēng)，消除了共享內(nèi)存帶來(lái)的鎖開銷，對(duì)用戶透明，對(duì)數(shù)據(jù)流具有高度可控?？删幊?，靈活性和可控性強(qiáng)，同時(shí)性能優(yōu)化效果明顯。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述哈希算法為取余的哈希算法。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，還包括配置模塊，用于在所述socket的每個(gè)端口配置所述端口對(duì)應(yīng)的snat的ip段的第二個(gè)地址。本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。附圖說(shuō)明本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于對(duì)稱多處理SMP系統(tǒng)的無(wú)鎖化通信方法的流程圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的對(duì)稱多處理SMP系統(tǒng)的架構(gòu)圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的snatip的分配示意圖；和圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于對(duì)稱多處理SMP系統(tǒng)的無(wú)鎖化通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。下面參考圖1描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于對(duì)稱多處理SMP系統(tǒng)的無(wú)鎖化通信方法，SMP系統(tǒng)包括多個(gè)socket，其中每個(gè)socket為SMP結(jié)構(gòu)，多個(gè)socket之間的端口獨(dú)立，其中，每個(gè)socket進(jìn)行無(wú)鎖化通信包括如下步驟：步驟S110：將ip段中的ip通過(guò)哈希算法分配至每個(gè)數(shù)據(jù)流處理核心上，并對(duì)socket的每個(gè)端口配置多個(gè)源地址轉(zhuǎn)換snat的ip段，將snat的ip插入到接收器的維護(hù)表中，其中，將正向數(shù)據(jù)流的源地址設(shè)置為當(dāng)前所在數(shù)據(jù)流處理核心的私有地址。其中，每個(gè)socket中設(shè)置有具有接收數(shù)據(jù)流處理核心，接收數(shù)據(jù)流處理核心通過(guò)無(wú)鎖隊(duì)列將接收到的數(shù)據(jù)流按照五元組哈希分配到每個(gè)數(shù)據(jù)流處理核心上。步驟S120：當(dāng)接收器檢測(cè)到有逆向數(shù)據(jù)流返回時(shí)，接收器檢測(cè)逆向數(shù)據(jù)流的目的地址是否為自身所在端口的snat的ip段。步驟S130：如果是，則采用ip通過(guò)哈希算法將逆向數(shù)據(jù)流的分配給包括私有地址的逆向數(shù)據(jù)流核心。其中，哈希算法為取余的哈希算法。其中，在socket的每個(gè)端口配置端口對(duì)應(yīng)的snat的ip段的第二個(gè)地址。下面參考圖2的具體的實(shí)施例對(duì)本方法進(jìn)行說(shuō)明。圖2為對(duì)稱多處理SMP系統(tǒng)的架構(gòu)圖，如圖所示，本實(shí)施例中的服務(wù)器采用NUMA（NonUniformMemoryAccessAchitecture）架構(gòu)，SMP系統(tǒng)中的服務(wù)器有兩個(gè)socket，分別為socketS1和socketS2。每個(gè)socket為SMP架構(gòu)，多個(gè)socket之間的端口獨(dú)立。具體的服務(wù)器配置參數(shù)如下：Cpu：westmereE56452.4GHZSocketnumber:2Cpunumber:2Cpucores：6L1cachesize:32kL2cachesize:256kL3cachesize:12288kMemory:96GBSMP系統(tǒng)采用pipe-line的報(bào)文處理模式。由于NUMA結(jié)構(gòu)具有對(duì)稱性，因此下面的例子中只對(duì)socketS1進(jìn)行分析，另一個(gè)socketS2以此類推。Core0為socketS1的接收數(shù)據(jù)流處理核心，用于收包，通過(guò)無(wú)鎖隊(duì)列Q1將收到的數(shù)據(jù)包按照五元組哈希分配到每個(gè)數(shù)據(jù)流處理核心上，如圖2中，socketS1中分配到每個(gè)數(shù)據(jù)流處理核心分別為core1、core2、core3、core4、core5。從而保證單向的流親和。數(shù)據(jù)流處理核心在處理數(shù)據(jù)包后需要做源地址轉(zhuǎn)換snat，將正向數(shù)據(jù)流的源地址設(shè)置為當(dāng)前所在數(shù)據(jù)流處理核心的私有的地址。接收數(shù)據(jù)流處理核心在接收到以該私有地址為目的地址的數(shù)據(jù)包后，可以使用與分配私有地址相同的哈希算法，將數(shù)據(jù)包分配給擁有該私有地址的數(shù)據(jù)流處理核心，從而實(shí)現(xiàn)雙向流親和。具體地，如圖3所示，雙向流親和的實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步包括：通過(guò)配置文件在在socket的每個(gè)端口（port）上配置多個(gè)源地址轉(zhuǎn)換snat的ip段。如圖3所示，port0和port1分別包含的ip段為snatiplist1和snatiplist2。初始化時(shí)，將ip段中的ip通過(guò)取余哈希算法，分配至每個(gè)數(shù)據(jù)流處理核心上，如圖3所示的corea、coreb、corec。將snat的ip段插入接收器Receiver/Dispatcher的維護(hù)表中，如T1、T2、T3。當(dāng)逆向數(shù)據(jù)流返回時(shí)，接收器對(duì)目的地址進(jìn)行識(shí)別，判斷是否屬于自身所在端口的snatip段。如果是，采用ip通過(guò)取余的哈希算法，將該數(shù)據(jù)包分配至包括私有地址的逆向數(shù)據(jù)流核心，從而保證同一條數(shù)據(jù)流進(jìn)出方向在同一個(gè)核心 上。為了使逆向流數(shù)據(jù)包和正向流數(shù)據(jù)包從相同的端口接收，在socket的每個(gè)端口上配置snatip段的第二個(gè)地址。例如端口port0上的snatip段為1.1.1.0/24,則在port0上配置地址1.1.1.2/24之后，目的地址屬于1.1.1.0/24的數(shù)據(jù)包會(huì)通過(guò)直連路由轉(zhuǎn)發(fā)至port0。為了最大限度降低競(jìng)爭(zhēng)所帶來(lái)的損耗，數(shù)據(jù)包接收核心和數(shù)據(jù)流處理核心間采用單生產(chǎn)者、單消費(fèi)者的無(wú)鎖隊(duì)列實(shí)現(xiàn)，并采用了批處理和預(yù)取等手段進(jìn)行優(yōu)化?？梢岳斫獾氖?，上述說(shuō)明僅出于示例目地，本發(fā)明的實(shí)施例不限于此。本發(fā)明實(shí)施例的基于對(duì)稱多處理SMP系統(tǒng)的無(wú)鎖化通信方法，提出了一種基于SMP結(jié)構(gòu)的無(wú)鎖化流處理的哈希方法，可編程，保證了數(shù)據(jù)流的雙向親和性，避免了內(nèi)存共享所帶來(lái)的鎖競(jìng)爭(zhēng)，對(duì)用戶透明，對(duì)數(shù)據(jù)流具有高度可控，同時(shí)性能優(yōu)化效果明顯。下面參考圖4描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于對(duì)稱多處理SMP系統(tǒng)的無(wú)鎖化通信系統(tǒng)100，SMP系統(tǒng)包括多個(gè)socket，其中每個(gè)socket為SMP結(jié)構(gòu)，多個(gè)socket之間的端口獨(dú)立，基于對(duì)稱多處理SMP系統(tǒng)的無(wú)鎖化通信系統(tǒng)對(duì)每個(gè)socket進(jìn)行無(wú)鎖化通信處理，其中基于對(duì)稱多處理SMP系統(tǒng)的無(wú)鎖化通信系統(tǒng)包括：其中，基于對(duì)稱多處理SMP系統(tǒng)的無(wú)鎖化通信系統(tǒng)100包括：分配裝置110、源地址轉(zhuǎn)換snat裝置120、接收器分配裝置130和配置模塊140。分配裝置110用于將ip段中的ip通過(guò)哈希算法分配至每個(gè)數(shù)據(jù)流處理核心上；源地址轉(zhuǎn)換snat裝置120用于對(duì)socket的每個(gè)端口配置多個(gè)源地址轉(zhuǎn)換snat的ip段，將snat的ip插入到接收器130的維護(hù)表中，其中，將正向數(shù)據(jù)流的源地址設(shè)置為當(dāng)前所在數(shù)據(jù)流處理核心的私有地址；接收器130用于 存儲(chǔ)snat的ip并在檢測(cè)到有逆向數(shù)據(jù)流返回時(shí)，接收器130檢測(cè)逆向數(shù)據(jù)流的目的地址是否為自身所在端口的snat的ip段；分配裝置110還用于在逆向數(shù)據(jù)流的目的地址是自身所在端口的snat的ip段時(shí)，采用ip通過(guò)哈希算法將逆向數(shù)據(jù)流的分配給包括私有地址的逆向數(shù)據(jù)流核心。配置模塊用于在socket的每個(gè)端口配置端口對(duì)應(yīng)的snat的ip段的第二個(gè)地址。其中，哈希算法為取余的哈希算法。下面參考圖2的具體的實(shí)施例對(duì)本系統(tǒng)進(jìn)行說(shuō)明。如圖2所示，本實(shí)施例中的服務(wù)器采用NUMA（NonUniformMemoryAccessAchitecture）架構(gòu)，SMP系統(tǒng)中的服務(wù)器有兩個(gè)socket，分別為socketS1和socketS2。每個(gè)socket為SMP架構(gòu)，多個(gè)socket之間的端口獨(dú)立。具體的服務(wù)器配置參數(shù)如下：Cpu：westmereE56452.4GHZSocketnumber:2Cpunumber:2Cpucores：6L1cachesize:32kL2cachesize:256kL3cachesize:12288kMemory:96GBSMP系統(tǒng)采用pipe-line的報(bào)文處理模式。由于NUMA結(jié)構(gòu)具有對(duì)稱性，因此下面的例子中只對(duì)socketS1進(jìn)行分析，另一個(gè)socketS2以此類推。Core0為socketS1的接收數(shù)據(jù)流處理核心，用于收包，分配裝置110通過(guò)無(wú)鎖隊(duì)列Q1將收到的數(shù)據(jù)包按照五元組哈希分配到每個(gè)數(shù)據(jù)流處理核心上，如圖2 中，分配裝置110分配到每個(gè)數(shù)據(jù)流處理核心分別為core1、core2、core3、core4、core5，從而保證單向的流親和。源地址轉(zhuǎn)換snat裝置120在數(shù)據(jù)流處理核心處理數(shù)據(jù)包后做源地址轉(zhuǎn)換snat，將正向數(shù)據(jù)流的源地址設(shè)置為當(dāng)前所在數(shù)據(jù)流處理核心的私有的地址。接收數(shù)據(jù)流處理核心在接收到以該私有地址為目的地址的數(shù)據(jù)包后，可以使用與分配私有地址相同的哈希算法，將數(shù)據(jù)包分配給擁有該私有地址的數(shù)據(jù)流處理核心，從而實(shí)現(xiàn)雙向流親和。具體地，如圖3所示，雙向流親和的實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步包括：源地址轉(zhuǎn)換snat裝置120通過(guò)配置文件在在socket的每個(gè)端口（port）上配置多個(gè)源地址轉(zhuǎn)換snat的ip段。如圖3所示，port0和port1分別包含的ip段為snatiplist1和snatiplist2。初始化時(shí)，分配裝置110將ip段中的ip通過(guò)取余哈希算法，分配至每個(gè)數(shù)據(jù)流處理核心上，如圖3所示的corea、coreb、corec。源地址轉(zhuǎn)換snat裝置120將snat的ip段插入接收器130Receiver/Dispatcher的維護(hù)表中，如T1、T2、T3。當(dāng)逆向數(shù)據(jù)流返回時(shí)，接收器130對(duì)目的地址進(jìn)行識(shí)別，判斷是否屬于自身所在端口的snatip段。如果是，分配裝置110采用ip通過(guò)取余的哈希算法，將該數(shù)據(jù)包分配至包括私有地址的逆向數(shù)據(jù)流核心，從而保證同一條數(shù)據(jù)流進(jìn)出方向在同一個(gè)核心上。為了使逆向流數(shù)據(jù)包和正向流數(shù)據(jù)包從相同的端口接收，配置模塊在socket的每個(gè)端口上配置snatip段的第二個(gè)地址。例如端口port0上的snatip段為1.1.1.0/24,則在port0上配置地址1.1.1.2/24之后，目的地址屬于1.1.1.0/24的數(shù)據(jù)包會(huì)通過(guò)直連路由轉(zhuǎn)發(fā)至port0。為了最大限度降低競(jìng)爭(zhēng)所帶來(lái)的損耗，數(shù)據(jù)包接收核心和數(shù)據(jù)流處理核心 間采用單生產(chǎn)者、單消費(fèi)者的無(wú)鎖隊(duì)列實(shí)現(xiàn)，并采用了批處理和預(yù)取等手段進(jìn)行優(yōu)化。可以理解的是，上述說(shuō)明僅出于示例目地，本發(fā)明的實(shí)施例不限于此。本發(fā)明實(shí)施例的基于對(duì)稱多處理SMP系統(tǒng)的無(wú)鎖化通信系統(tǒng)，提出了一種基于SMP結(jié)構(gòu)的無(wú)鎖化流處理的哈希方法，可編程，保證了數(shù)據(jù)流的雙向親和性，避免了內(nèi)存共享所帶來(lái)的鎖競(jìng)爭(zhēng)，對(duì)用戶透明，對(duì)數(shù)據(jù)流具有高度可控，同時(shí)性能優(yōu)化效果明顯。在本說(shuō)明書的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說(shuō)明書中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同限定。