[發(fā)明專利]一種網(wǎng)卡發(fā)包功能的實(shí)現(xiàn)裝置和方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110383377.6
• 申請日: 2011-11-28
• 公開（公告）號: CN102420749A
• 公開（公告）日: 2012-04-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 竇曉光;姬乃軍;李旭;李鋒偉;劉朝輝
• 申請（專利權(quán)）人: 曙光信息產(chǎn)業(yè)（北京）有限公司
• 主分類號: H04L12/56
• 分類號: H04L12/56
• 代理公司: 北京安博達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域，具體講涉及一種網(wǎng)卡發(fā)包功能的實(shí)現(xiàn)裝置和方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)有技術(shù)中實(shí)現(xiàn)網(wǎng)卡發(fā)包功能時一般都是CPU將待發(fā)送報(bào)文內(nèi)容拷貝到一塊內(nèi)存區(qū)域，然后CPU通知網(wǎng)卡報(bào)文已經(jīng)準(zhǔn)備好，并將待發(fā)送報(bào)文的描述符信息(報(bào)文在主機(jī)內(nèi)存中的地址和長度)通知網(wǎng)卡。網(wǎng)卡收到發(fā)包描述符信息后啟動DMA讀操作從主存讀取報(bào)文內(nèi)容發(fā)送，并在發(fā)送完成之后通過中斷通知CPU。

在上述發(fā)包過程中，存在幾個影響發(fā)包性能的問題：

每個發(fā)送報(bào)文都需要CPU將描述符告知外設(shè)，每次發(fā)包完成之后網(wǎng)卡都需要通知CPU，這增加了CPU的負(fù)擔(dān)；而且由于IO總線的特性，DMA操作在數(shù)據(jù)包長度較大時效率較高，如果發(fā)送大量長度較小的數(shù)據(jù)包，將嚴(yán)重影響帶寬利用率；還有當(dāng)發(fā)包應(yīng)用程序存在多個線程(進(jìn)程)同時發(fā)包時，各個線程之間對內(nèi)存的訪問會存在競爭，這將導(dǎo)致系統(tǒng)性能下降。

專利號為ZL200710120039.7的、名稱為“一種產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)流量的方法及其裝置”的發(fā)明披露了一種網(wǎng)卡發(fā)包方法，該方法的主要步驟有：主控單元將需要發(fā)送的每個數(shù)據(jù)流的發(fā)包控制參數(shù)和數(shù)據(jù)包模板寫入緩沖區(qū)中；發(fā)送單元讀取所述緩沖區(qū)中的發(fā)包控制參數(shù)和數(shù)據(jù)包模板，并分別根據(jù)每個發(fā)包控制參數(shù)和數(shù)據(jù)包模板生成對應(yīng)的數(shù)據(jù)流發(fā)送出去。但是該方法主要用于構(gòu)造發(fā)送報(bào)文，并不涉及報(bào)文的具體發(fā)送。

發(fā)明內(nèi)容

為克服上述缺陷，本發(fā)明提供了一種網(wǎng)卡發(fā)包功能的實(shí)現(xiàn)裝置和方法，解決了現(xiàn)有的網(wǎng)卡發(fā)送長度小的數(shù)據(jù)包導(dǎo)致發(fā)包性能不高以及多發(fā)包線程(進(jìn)程)之間資源競爭導(dǎo)致性能下降的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種網(wǎng)卡發(fā)包功能的實(shí)現(xiàn)裝置，其包括主機(jī)單元和網(wǎng)卡單元；所述主機(jī)單元包括內(nèi)存區(qū)域BUF和控制所述內(nèi)存區(qū)域BUF的CPU；其改進(jìn)之處在于，所述網(wǎng)卡單元包括依次連接的寄存器組、DMA讀引擎模塊和發(fā)送引擎模塊。

本發(fā)明提供的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述寄存器組包括：基地址寄存器、長度寄存器、寫指針寄存器和讀指針寄存器；所述基地址寄存器、所述長度寄存器、所述寫指針寄存器和所述讀指針寄存器并列設(shè)置。

本發(fā)明提供的第二優(yōu)選技術(shù)方案中，所述基地址寄存器、所述長度寄存器、所述寫指針寄存器和所述讀指針寄存器分別存儲緩沖區(qū)基地址base_addr、緩沖區(qū)長度len、緩沖區(qū)寫指針wr_ptr和緩沖區(qū)讀指針rd_ptr；所有寄存器初始化為0。

本發(fā)明提供的第三優(yōu)選技術(shù)方案中，所述CPU包括讀指針變量rd_ptr_cpu和寫指針變量wr_ptr_cpu。

本發(fā)明提供的第四優(yōu)選技術(shù)方案中，所述讀指針變量rd_ptr_cpu用于存儲CPU定時讀取的所述讀指針寄存器的值；所述寫指針變量wr_ptr_cpu用于將wr_ptr_cpu的數(shù)值寫入所述寫指針寄存器。

本發(fā)明提供的第五優(yōu)選技術(shù)方案中，所述DMA讀引擎模塊，比較讀、寫指針wr_ptr和rd_ptr，計(jì)算出當(dāng)前待讀取數(shù)據(jù)長度cur_rd_len；并向主機(jī)單元發(fā)送DMA讀請求，請求地址為base_addr+rd_ptr，長度為cur_rd_len；之后等待DMA讀請求返回，更新讀指針rd_ptr到rd_ptr+cur_rd_len。

本發(fā)明提供的第六優(yōu)選技術(shù)方案中，所述發(fā)送引擎模塊將從所述內(nèi)存區(qū)域BUF讀回來的數(shù)據(jù)包解析成單個報(bào)文，并向外發(fā)送。

本發(fā)明提供的第其優(yōu)選技術(shù)方案中，提供一種網(wǎng)卡發(fā)包功能的實(shí)現(xiàn)方法，其改進(jìn)之處在于，所述方法包括如下步驟：

(1).對所有寄存器進(jìn)行初始化；(2).從內(nèi)存區(qū)域中申請發(fā)包緩沖區(qū)；(3).得到緩沖區(qū)空閑區(qū)域大小free_buf_len；(4).若free_buf_len的長度大于待發(fā)送報(bào)文pkt_len的大小，則分別讀取wr_ptr?reg和rd_ptr?reg的值，并再次得到緩沖區(qū)空閑區(qū)域大小free_buf_len，其中，free_buf_len＝(wr_ptr+len-rd_ptr)％len；(5).將待發(fā)送報(bào)文拷貝到緩沖區(qū)的寫指針，并將寫指針寄存器更新為wr_ptr_pkt_len；(6).計(jì)算cur_rd_len，如果cur_rd_len的值為0，則進(jìn)行DMA讀操作；(7).將返回的數(shù)據(jù)解析成單個報(bào)文格式，并從指定網(wǎng)口發(fā)送出去。