本發(fā)明涉及通信，具體涉及一種網絡數據包去重排序系統。

背景技術：

1、廣域網優(yōu)化(wan?optimization)是通過一些優(yōu)化技術來提供高性能的遠程數據訪問，從而提高應用程序在廣域網上的性能的優(yōu)化方案。當今互聯網提供的盡力而為的服務模式，使數據包在有損網絡上傳輸時，會遇到丟包、網絡擁塞等問題，嚴重影響應用程序性能與用戶體驗。對此，許多企業(yè)采用廣域網優(yōu)化的技術，利用冗余傳輸、多路徑傳輸等手段，降低丟包率、提高數據傳輸吞吐。冗余傳輸指發(fā)送端將數據包復制多份后發(fā)送給接收端。多路徑傳輸指數據包從發(fā)送端可經由不同的路徑到達接收端。但冗余傳輸、多路徑傳輸會在接收端造成數據包的重復、亂序，不利于應用程序的處理，所以需要數據包去重排序系統恢復出順序、無重復的原始流量。

2、因高性能、低延時的特點，fpga成為越來越流行的網絡流量處理平臺?，F場可編程邏輯門陣列(fpga，field?programmable?gate?array)是在pal、gal、cpld等可編程邏輯器件為技術基礎發(fā)展而成的一種半定制電路，能夠按照寄存器傳輸級(rtl，register-transfer?level)語言的描述，實現器件的可編程功能?；趂pga器件的智能網卡，往往會將大規(guī)模會話表、緩存區(qū)、緩存的數據包等數據存儲于fpga片外的ddr或片上的bram中。

3、當下在fpga智能網卡上實現的數據流量去重排序功能模塊，現有方法有較大缺陷：

4、方法一、使用鏈表將報文按順序依次插入，進行排序組裝。但該方法在需要自鏈表頭開始依次遍歷緩存的數據包，在去重排序緩存區(qū)增大、亂序程度增加的場景中，計算資源消耗大。且離散的鏈表節(jié)點地址也降低了存儲的訪存效率。

5、方法二、使用數組或內存區(qū)域，將報文存入對應偏移位置，進行排序組裝。但該方法的緩存區(qū)大小固定，緩存區(qū)與會話一一對應，在會話增多、緩存區(qū)深度增大的情形下需要預留較大資源。

6、除此以外，在超時排出時(由數據包丟失造成的緩存區(qū)空洞)，現有方法會排空整個緩存區(qū)，造成未超時包也被排出。

7、公布號為cn107454276b、名稱為《一種用戶終端設備及其數據轉發(fā)方法、及通信系統》的中國發(fā)明提出了一種數據包排序方法。該方法維護數據包編號預期值；當到來的數據包與預期值匹配時，發(fā)送數據包，并檢查緩存隊列的數據包是否是預期值，如果是則繼續(xù)排出；當到來的數據包與預期值不匹配時，將數據包按順序存入緩存隊列，激活計時器；當計時器到點時，將緩存隊列內的所有數據包發(fā)送出去。該方法當亂序包到來后，需開辟一整個緩存隊列，在會話數增加、排序緩存區(qū)深度需求較高的情形下，對存儲空間的占用較大。且該方法在緩存區(qū)超時時，排空緩存區(qū)內的所有包，會導致緩存區(qū)內未超時的數據包一并排出，沒有給可能到來的亂序包足夠的等待時間，降低了重排數據流的機會。

8、公布號為us7477644b2、名稱為《method?and?system?of?efficient?packetreordering》的美國專利，提出了一種數據包排序方法。該方法將使用多個鏈表頭來管理多個亂序區(qū)間的數據包，當數據包到達后，首先檢測是否可并入任何一個亂序區(qū)間，假如可并入則接入鏈表并排序，假如不能并入則創(chuàng)建一個新的鏈表頭以開啟此排序區(qū)間。該方法的鏈表雖然不用遍歷鏈表內部，但需要遍歷多個鏈表頭的首尾區(qū)間，必要時還需要合并或排序，計算壓力較大。而且每個會話的最大鏈表頭數目決定了該會話的去重排序能力，較適用于區(qū)間連續(xù)型的亂序模式，亂序重排的方法不具備一般性，在分散亂序的情形下性能較差。

9、前述方法在實現的網絡流量亂序重排功能時，存在較大的漏洞和不足，限制了fpga上去重排序模塊的性能與排序能力的進一步提高。

技術實現思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現有技術缺陷，提出了一種網絡數據包去重排序系統。

2、為了實現上述目的，本發(fā)明提出了一種網絡數據包去重排序系統，所述系統包括：

3、數據包處理模塊，用于接收數據包，根據數據包編號計算落入的子緩存區(qū)編號，獲得對應會話表項的期待數據包編號，將數據包編號與期待數據包編號進行比較，當比較結果為順序包，則發(fā)送，當比較結果為亂序包，則緩存至對應的子緩存區(qū)，并在子緩存區(qū)無效時向子緩存區(qū)資源池管理模塊動態(tài)申請，并創(chuàng)建超時事件；

4、超時處理模塊，用于根據收到的超時事件，讀取對應會話表項，對超時事件進行校驗，校驗通過后，將子緩存區(qū)內滿足條件的數據包排出，根據超時事件的子緩存區(qū)內后續(xù)數據包的到達時間戳，確定超時排出的停止位置并創(chuàng)建新的超時事件；和

5、子緩存區(qū)資源池管理模塊，用于動態(tài)申請和釋放子緩存區(qū)。

6、優(yōu)選的，所述落入的子緩存區(qū)編號pn_subbuffer_id的計算公式為：

7、pn_subbuffer_id＝(pkt_pn/subbuffer_pkt_depth)％session_subbuffer_count

8、其中，pkt_pn為數據包編號subbuffer_pkt_depth為子緩存區(qū)的數據包緩存深度，session_subbuffer_count為會話的子緩存區(qū)總數，/表示取整，％表示取模。

9、優(yōu)選的，所述會話表項用于存儲會話標識、期待數據包編號，子緩存區(qū)的地址數組，及各子緩存區(qū)已存儲的數據包描述符個數、超時校驗位和有效位。

10、優(yōu)選的，所述將數據包編號與期待數據包編號進行比較，當比較結果為順序包，則發(fā)送，當比較結果為亂序包，則緩存至對應的子緩存區(qū)；包括：

11、當數據包編號等于期待數據包編號，為順序包，發(fā)送該數據包，并將對應子緩存區(qū)中數據包編號開始的連續(xù)有效的數據包輸出；

12、當數據包編號大于期待數據包編號且在系統緩存能力內，為亂序包，根據計算得到的落入子緩存區(qū)編號，如果子緩存區(qū)的對應位置已有包或子緩存區(qū)已滿，則亂序包為重復包，直接丟棄；否則緩存至子緩存區(qū)的特定偏移位置。

13、優(yōu)選的，所述子緩存區(qū)無效為：會話表項中所述子緩存區(qū)的有效位為0。

14、優(yōu)選的，所述超時事件包括：會話表項地址、超時子緩存區(qū)編號、超時子緩存區(qū)數據包偏移和超時校驗位。

15、優(yōu)選的，所述對超時事件進行校驗，包括：

16、如果超時事件的超時校驗位與會話表項中超時子緩存區(qū)的超時校驗位不一致，或會話表項中超時子緩存區(qū)的有效位為0，則超時事件校驗不通過，否則校驗通過。

17、優(yōu)選的，所述校驗通過后，將子緩存區(qū)內滿足條件的數據包排出；包括：

18、將子緩存區(qū)內超時事件的數據包編號前的所有數據包、超時事件的數據包以及超時事件的數據包編號后的連續(xù)有效數據包排出。

19、優(yōu)選的，所述根據超時事件的子緩存區(qū)內后續(xù)數據包的到達時間戳，確定超時排出的停止位置，并創(chuàng)建新的超時事件；包括：

20、根據超時事件的子緩存區(qū)內未超時數據包的到達時間戳，得到距設置的超時時間的剩余時間，作為新的超時事件的超時時間；

21、將未超時數據包在子緩存區(qū)的偏移作為新的超時事件的數據包偏移；

22、將會話表項的期待數據包編號更新為：未超時數據包之前緩存區(qū)空洞的起始位置對應的數據包編號。

23、優(yōu)選的，所述子緩存區(qū)資源池管理模塊的處理過程包括：

24、在數據包處理模塊或超時處理模塊申請子緩存區(qū)時，從子緩存區(qū)地址池中分配一個子緩存區(qū)地址；

25、在數據包處理模塊或超時處理模塊釋放子緩存區(qū)時，清空子緩存區(qū)，回收子緩存區(qū)地址至子緩存區(qū)地址池。

26、與現有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)勢在于：

27、1、本發(fā)明中的去重排序緩存區(qū)由若干個子緩存區(qū)組成，會話表項存有子緩存區(qū)地址數組，子緩存區(qū)空間資源動態(tài)申請釋放，空間利用效率高，支持大規(guī)模會話的大深度去重排序緩存區(qū)的構建；

28、2、本發(fā)明中根據數據包編號、會話子緩存區(qū)個數與子緩存區(qū)深度，可快速定位該數據包描述符在某個子緩存區(qū)的特定偏移位置，排序性能較高。

29、3、本發(fā)明中緩存區(qū)數據包超時排出時，會根據緩存數據包的到達時間戳來確定排出停止的位置、創(chuàng)建新的超時事件，僅排出超時的數據包，未超時的數據包可繼續(xù)在緩存區(qū)中等待亂序重排，增加了重排數據流的機會。