組播流的處理方法及網絡設備的製作方法

2023-06-10 18:44:31 2

專利名稱：組播流的處理方法及網絡設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及組播技術，特別是利用組播流寫入到存儲設備的處理方法及網絡設備。
背景技術：
IP組播是指在IP網絡中將數據包發送到網絡中的某個確定節點子集，這個子集稱為組播組(Multicast Group)，組播組地址使用D類IP位址。在IP組播中，源主機只發送一份數據，這份數據中的目的地址為組播組地址，組播組中的所有接收者都可接收到同樣的數據拷貝，但是，只有組播組內的接收者才可以接收該數據，網絡中其它主機由於不在組播組內，因而不能接收該數據。
網際網路小型計算機系統接口(Internet Small Computer System Interface，ISCSI)協議是使用傳輸控制協議(Transmission Control Protocol，TCP)/網際網路協議(Internet Protocol，IP)傳輸SCSI協議，ISCSI協議利用用戶對現有IP網絡的投資，建設和拓展存儲區域網(Storage Area Network，SAN)，通過利用TCP/IP協議，在主機或者發起設備Initiator、與存儲設備或目標設備Target(如存儲子系統和磁帶設備)之間傳輸SCSI命令、數據和狀態信息。
圖1所示為IP組播技術與ISCSI技術結合應用的具有代表性的網絡結構示意圖。
如圖1所示，在該網絡中的信號源設備，同時作為組播源和單播源，分配有組播組地址，用於將組播數據編碼後，分成組播流(圖1中帶有箭頭標示的細點劃線)和單播流(圖1中帶有箭頭標示的粗虛線)兩部分進行傳送。
其中，組播流通過一個或多個網絡設備發送到硬體解碼器，由硬體解碼器對組播流數據執行解碼操作後發送給呈現設備進行呈現，當然，如果呈現設備自身具有解碼功能，也可通過網絡設備發送給具有解碼功能的呈現裝置(如電腦)直接呈現。
對於單播流，則通過網絡設備發送到存儲設備進行存儲，具體通過以下動作實現信號源設備將編碼後的媒體數據封裝成ISCSI數據流(乙太網幀)，利用TCP連接發送到存儲設備；存儲設備通過解析ISCSI數據流獲取SCSI命令、數據、響應等後進行實際的存儲操作。
圖1所示的網絡結構在現實中有很多的應用，下面以一種實際應用為例進行說明。
現在很多的城市在各個事業單位、交通要道等關鍵點設立監控系統，並使用海量存儲系統存儲錄製的視頻數據。假設一個城市公安局下轄20個分局，每個分局下轄25個派出所，每個派出所設置1K個攝像頭；每個攝像頭是個組播源，分配一個組播組地址，用於市局、分局、派出所的實時監控；每個攝像頭同時也是個單播源，用於將數據存儲到存儲設備。
然而，圖1所示的網絡結構中，信號源設備需要同時發送組播流和單播流，對鏈路的帶寬負擔比較重，同時對其性能要求也比較高，在上面提到的監控系統的例子中，信號源設備的數量相當龐大，如果將其一部分功能移植到網絡設備進行處理，可大幅度降低成本。

發明內容
本發明在於提出一種組播流的處理方法及應用該方法的網絡設備，減輕鏈路的帶寬負擔，同時降低對信號源設備的要求，降低成本。
為了實現上述目的，本發明提供了一種組播流的處理方法，應用於至少包括組播源，一個網絡設備及一個存儲設備的網絡中，包括如下步驟步驟S1，在網絡設備上創建其與存儲設備的會話；步驟S2，在網絡設備上將所述會話與組播流進行關聯；步驟S3，當網絡設備收到來自組播源方向的組播流時，根據上述關聯關係，將所述組播流轉換為一個單播流發送給所述存儲設備。
上述的組播流的處理方法，其中，上述的會話為ISCSI會話。
上述的組播流的處理方法，其中，步驟S2中，網絡設備將ISCSI會話與組播流的(S，G)組播轉發表項關聯。
上述的組播流的處理方法，其中，步驟S3具體包括步驟S31，網絡設備收到上述來自組播源方向的組播流時，將ISCSI會話作為ISCSI虛接口加入到(S，G)組播轉發表項的出接口列表；步驟S32，網絡設備將從ISCSI虛接口轉發的組播流的目的地址設置為存儲設備的地址後，對組播流進行ISCSI封裝，發送到存儲設備。
上述的組播流的處理方法，其中，上述網絡設備為三層設備。
為了更好的實現上述目的，本發明還提供了一種網絡設備，用於連接組播源和存儲設備，包括組播流接收模塊，還包括會話連接建立模塊，用於創建網絡設備與存儲設備的會話；會話關聯模塊，用於關聯所述會話與組播流；組播流處理模塊，用於根據上述關聯關係將來自組播源方向的組播流轉換為一個單播流後發送給所述存儲設備。
上述的網絡設備，其中，上述的會話為ISCSI會話。
上述的網絡設備，其中，所述會話關聯模塊具體用於關聯所述ISCSI會話與組播流的(S，G)組播轉發表項。
上述的網絡設備，其中，所述組播流處理模塊具體包括(S，G)組播轉發表項修改模塊，用於在組播流接收模塊接收到組播流後，將ISCSI會話作為ISCSI虛接口加入到(S，G)組播轉發表項的出接口列表；組播流轉發模塊，用於在組播流從ISCSI虛接口轉發時，將組播流的目的地址設置為存儲設備的地址，並對組播流進行ISCSI封裝後，利用傳輸控制協議連接發送到存儲設備。
上述的網絡設備，其中，在組播流從(S，G)組播轉發表項中的其他出接口轉發時，所述組播流轉發模塊還用於根據目的地址直接利用傳輸控制協議發送組播流。
上述的網絡設備，其中，所述網絡設備為三層設備。
本發明的組播流的存儲方法、三層設備和組播網，只需要信號源設備發送組播流，顯著地減輕了鏈路的帶寬負擔，同時，單播存儲流的實現由三層設備來集中實現，對信號源設備的要求降低，有效地降低了成本。


圖1為應用ISCSI的組播網絡結構示意圖；圖2為本發明中的組播網絡的結構示意圖；圖3為本發明的三層網絡設備的結構示意圖；圖4為本發明的組播流的處理方法的流程示意圖；圖5為ISCI封裝後的乙太網幀的結構示意圖。
具體實施例方式
本發明的組播流的處理方法及應用該方法的網絡設備的核心思想為網絡設備關聯網絡設備與存儲設備的會話和組播流，在網絡設備在接收到信號源設備的組播流後，根據關聯關係將組播流轉換為一個單播流發送給所述存儲設備進行存儲。
在此，信號源設備僅需要作為組播源，而在網絡設備上進行存儲流的相關處理。
下面，以網絡設備為三層設備(如三層交換機、三層路由器等)、網絡設備與存儲設備的會話為ISCSI會話這種具體的網絡結構為例對本發明進行詳細的說明。
本發明的涉及到的組播網絡如圖2所示，包括信號源設備、三層設備和目標設備，其中信號源設備，其作為組播源，分配有組播組地址，用於將組播數據編碼後以組播流方式發送到三層設備；三層設備如圖3所示，包括組播流接收模塊，用於接收信號源設備發送的組播流，並創建組播流的(S，G)組播轉發表項；會話連接建立模塊，用於創建三層設備與存儲設備的相應資源之間的ISCSI會話；會話關聯模塊，用於關聯ISCSI會話與組播流；在本發明的最佳實施方式中，為關聯ISCSI會話與組播流的(S，G)組播轉發表項；組播流處理模塊，用於根據上述關聯關係將來自組播源方向的組播流轉換為一個單播流後發送給所述存儲設備。
其中，如圖3所示，該組播流處理模塊具體包括(S，G)組播轉發表項修改模塊，用於在組播流接收模塊接收到來自組播源的組播流後，將ISCSI會話作為ISCSI虛接口加入到(S，G)組播轉發表項的出接口列表中；組播流轉發模塊，用於根據(S，G)組播轉發表項進行組播流的轉發，且在組播流從ISCSI虛接口轉發時，將組播流的目的地址重新設置為存儲設備的單播地址，並對組播流進行ISCSI封裝後，利用TCP連接發送到存儲設備；同時組播流從(S，G)組播轉發表項中的其他出接口轉發時，根據目的地址直接利用TCP將組播流發送到硬體解碼器或帶有解碼功能的呈現裝置。
圖3所示的三層設備可以是與信號源設備直接相連的三層設備，但事實上這個三層設備的位置並不局限於此，只要是組播流經過節點都可以，而且靠近存儲設備的話，那麼前面的網絡設備不需要轉發單播流。
存儲設備，用於接收ISCSI封裝的組播流，解析該ISCSI封裝的組播流後存儲其中的數據。
下面結合三層設備對本發明的組播流的處理方法進行詳細描述。
本發明的組播流存儲方法如圖4所示，包括如下步驟步驟41，三層設備的會話連接建立模塊起ISCSI進程，與存儲設備的相應資源建立ISCSI會話連接；步驟42，三層設備的會話關聯模塊並將ISCSI會話配置成與(S，G)組播轉發表項關聯；步驟43，配置了組播路由協議的三層設備的組播流接收模塊接收信號源設備發送的組播流後，為該組播流創建(S，G)組播轉發表項；其中，(S，G)組播轉發表項中包括組播源地址、組播組地址、入接口和出接口列表等；步驟44，由於在步驟21中預先將ISCSI會話與(S，G)組播轉發表項關聯，因此，在生成(S，G)組播轉發表項後，(S，G)組播轉發表項修改模塊將ISCSI會話作為ISCSI虛接口加入到(S，G)組播轉發表項的出接口列表中；步驟45，三層設備的組播流轉發模塊將組播流從ISCSI虛接口轉發時，將組播流的目的地址重新設置為存儲設備的單播地址，並對組播流進行ISCSI封裝後生成ISCSI流，然後利用TCP連接將ISCSI流發送到存儲設備。
同時組播流從(S，G)組播轉發表項中的其他出接口轉發時，根據目的地址直接利用TCP將組播流發送到硬體解碼器或帶有解碼功能的呈現裝置，硬體解碼器在接收到組播流後進行解碼操作，並將解碼後的組播流發送給呈現裝置呈現。
其中步驟41中提到的存儲設備的相應資源包括存儲設備的IP位址、埠號，還可包括存儲設備名稱等。
步驟42中提到的組播路由協議包括距離矢量組播路由協議(DistanceVector Multicast Routing Protocol)、協議無關組播—密集模式PIM-DM(Protocol Independent Multicast-Dense Mode)、協議無關組播—稀疏模式PIM-SM(Protocol Independent Multicast-Sparse Mode)等。
步驟44中需要對組播流進行ISCSI封裝，封裝格式如圖5所示，把SCSI數據包(ISCSI包頭以及SCSI命令、管理函數、命令響應及實際的ISCSI數據等)全部封裝在TCP數據包中，而在乙太網幀內封裝了IP數據包，IP數據包包括IP包頭和TCP數據包，其中乙太網包頭、IP包頭、TCP包頭、ISCSI包頭分別為14位元組、20位元組、20位元組和48位元組，而乙太網包尾為4個字節，ISCSI數據部分長度與實際需要傳送的數據有關，但一個ISCSI的協議數據單元可能需要多個乙太網幀來進行封裝。
同時，對組播流進行ISCSI封裝可以利用軟體實現，也可以通過三層設備的外接硬體設備來實現，如類似於ISCSI主機總線適配器HBA(Host BusAdapter)的硬體處理設備來進行封裝處理。
由於利用硬體設備處理ISCSI封裝為本領域普通技術人員所熟知，因此在此不再贅述。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種組播流的處理方法，應用於至少包括組播源，一個網絡設備及一個存儲設備的網絡中，其特徵在於，包括如下步驟步驟S1，在網絡設備上創建其與存儲設備的會話；步驟S2，在網絡設備上將所述會話與組播流進行關聯；步驟S3，當網絡設備收到來自組播源方向的組播流時，根據上述關聯關係，將所述組播流轉換為一個單播流發送給所述存儲設備。
2.根據權利要求1所述的組播流的處理方法，其特徵在於，上述的會話為ISCSI會話。
3.根據權利要求2所述的組播流的處理方法，其特徵在於，步驟S2中，網絡設備將ISCSI會話與組播流的(S，G)組播轉發表項關聯。
4.根據權利要求3所述的組播流的處理方法，其特徵在於，步驟S3具體包括步驟S31，網絡設備收到上述來自組播源方向的組播流時，將ISCSI會話作為ISCSI虛接口加入到(S，G)組播轉發表項的出接口列表；步驟S32，網絡設備將從ISCSI虛接口轉發的組播流的目的地址設置為存儲設備的地址後，對組播流進行ISCSI封裝，發送到存儲設備。
5.根據權利要求1、2、3或4所述的組播流的處理方法，其特徵在於，上述網絡設備為三層設備。
6.一種網絡設備，用於連接組播源和存儲設備，包括組播流接收模塊，其特徵在於，還包括會話連接建立模塊，用於創建網絡設備與存儲設備的會話；會話關聯模塊，用於關聯所述會話與組播流；組播流處理模塊，用於根據上述關聯關係將來自組播源方向的組播流轉換為一個單播流後發送給所述存儲設備。
7.根據權利要求6所述的網絡設備，其特徵在於，上述的會話為ISCSI會話。
8.根據權利要求7所述的網絡設備，其特徵在於，所述會話關聯模塊具體用於關聯所述ISCSI會話與組播流的(S，G)組播轉發表項。
9.根據權利要求8所述的網絡設備，其特徵在於，所述組播流處理模塊具體包括(S，G)組播轉發表項修改模塊，用於在組播流接收模塊接收到組播流後，將ISCSI會話作為ISCSI虛接口加入到(S，G)組播轉發表項的出接口列表；組播流轉發模塊，用於在組播流從ISCSI虛接口轉發時，將組播流的目的地址設置為存儲設備的地址，並對組播流進行ISCSI封裝後，利用傳輸控制協議連接發送到存儲設備。
10.根據權利要求9所述的網絡設備，其特徵在於，在組播流從(S，G)組播轉發表項中的其他出接口轉發時，所述組播流轉發模塊還用於根據目的地址直接利用傳輸控制協議發送組播流。
11.根據權利要求6、7、8、9或10所述的網絡設備，其特徵在於，所述網絡設備為三層設備。
全文摘要
本發明公開了一種組播流的處理方法及網絡設備，其中該處理方法包括步驟S1，在網絡設備上創建其與存儲設備的會話；步驟S2，在網絡設備上將所述會話與組播流進行關聯；步驟S3，當網絡設備收到來自組播源方向的組播流時，根據上述關聯關係，將所述組播流轉換為一個單播流發送給所述存儲設備。本發明只需信號源設備發送組播流，顯著地減輕了鏈路的帶寬負擔，同時，單播存儲流的實現由三層設備來集中實現，對信號源設備的要求降低，有效地降低了成本。
文檔編號H04L12/56GK1964345SQ200610139358
公開日2007年5月16日 申請日期2006年9月25日 優先權日2006年9月25日
發明者周迪 申請人:杭州華為三康技術有限公司