[發(fā)明專利]一種多核系統(tǒng)核間數(shù)據(jù)報(bào)文緩存方法及設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310275100.0
• 申請(qǐng)日: 2013-07-01
• 公開（公告）號(hào): CN103338157A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊逸
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州華三通信技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): H04L12/861
• 分類號(hào): H04L12/861
• 代理公司: 北京德琦知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11018
• 代理人: 鄭紅娟;謝安昆

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)通信傳輸技術(shù),特別是一種多核系統(tǒng)核間數(shù)據(jù)報(bào)文的緩存方法和設(shè)備。

背景技術(shù)

多核系統(tǒng)（處理器）是指在一枚處理器中集成兩個(gè)以上完整的計(jì)算引擎(內(nèi)核)，使得多核處理器可在特定的時(shí)鐘周期內(nèi)執(zhí)行更多任務(wù)。多核處理器處理報(bào)文時(shí)，根據(jù)所要處理的具體的業(yè)務(wù)，或者基于負(fù)載分擔(dān)的考慮，都可能涉及到同一個(gè)報(bào)文在多個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)核之間的傳遞。這里的轉(zhuǎn)發(fā)核，是指多核處理器中負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報(bào)文的各個(gè)內(nèi)核，其可以按照異步對(duì)稱多處理（ASMP，Asymmetric?Symmetric?Multiprocessing）方式進(jìn)行工作。理論上講，任意兩個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)核之間都有相互傳遞報(bào)文的可能。整個(gè)多核系統(tǒng)中的報(bào)文傳遞路徑抽象出來可以是一張全連通的圖，如圖1所示，以4個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)核的多核系統(tǒng)為例。

為了實(shí)現(xiàn)報(bào)文在多個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)核之間的傳遞，一般都采用隊(duì)列的方法，用以緩存其他轉(zhuǎn)發(fā)核發(fā)送來的報(bào)文，通過緩存報(bào)文的入隊(duì)出隊(duì)操作來實(shí)現(xiàn)報(bào)文在轉(zhuǎn)發(fā)核間的傳遞。

對(duì)于任何一個(gè)多核系統(tǒng)而言，都不會(huì)允許報(bào)文在緩存隊(duì)列中無限的緩存累積下去，因?yàn)檫@意味著對(duì)系統(tǒng)資源的持續(xù)消耗。一般都會(huì)定制一個(gè)整機(jī)緩存的上限，比如，整個(gè)多核系統(tǒng)的FIFO隊(duì)列中緩存的報(bào)文數(shù)不能超過12K，超過12K就丟棄報(bào)文。

現(xiàn)有技術(shù)中處理這種多核系統(tǒng)核間報(bào)文緩存的方案為：每個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)核都設(shè)置有一個(gè)定長(zhǎng)FIFO緩存隊(duì)列用于接收其它轉(zhuǎn)發(fā)核數(shù)據(jù)報(bào)文。任意其它轉(zhuǎn)發(fā)核需要向這個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)核提交報(bào)文時(shí)，都把報(bào)文入隊(duì)到這個(gè)定長(zhǎng)FIFO緩存隊(duì)列。這樣，對(duì)于有N個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)核的多核系統(tǒng)，需要?jiǎng)?chuàng)建N個(gè)相同長(zhǎng)度的FIFO緩存隊(duì)列。每個(gè)隊(duì)列可以緩存的報(bào)文數(shù)就是整機(jī)緩存門限M的1/N，所述整機(jī)緩存門限就是多核系統(tǒng)可緩存的報(bào)文數(shù)。以圖2所示4個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)核、整機(jī)緩存門限為12K的多核系統(tǒng)為例：轉(zhuǎn)發(fā)核1建立一個(gè)定長(zhǎng)FIFO緩存隊(duì)列用以緩存來自轉(zhuǎn)發(fā)核2、轉(zhuǎn)發(fā)核3和轉(zhuǎn)發(fā)核4的報(bào)文，同樣，轉(zhuǎn)發(fā)核2、轉(zhuǎn)發(fā)核3和轉(zhuǎn)發(fā)核4也各自建立一個(gè)定長(zhǎng)FIFO緩存隊(duì)列，用以緩存來自其他三個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)核的報(bào)文（圖中沒有畫出），則對(duì)于這個(gè)4個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)核的多核系統(tǒng)，共需要建立4個(gè)定長(zhǎng)FIFO緩存隊(duì)列，每個(gè)隊(duì)列可以緩存的報(bào)文數(shù)為3K。

圖2中轉(zhuǎn)發(fā)核2、3、4都有可能向轉(zhuǎn)發(fā)核1提交報(bào)文。因此，當(dāng)它們向轉(zhuǎn)發(fā)核1的緩存隊(duì)列入隊(duì)報(bào)文時(shí)，存在著競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)系，轉(zhuǎn)發(fā)核1同一時(shí)間只能處理一個(gè)入隊(duì)報(bào)文的入隊(duì)操作，因此，轉(zhuǎn)發(fā)核2、3、4報(bào)文入隊(duì)的操作需要自旋鎖的保護(hù)來保證報(bào)文入隊(duì)的原子性。

當(dāng)轉(zhuǎn)發(fā)核的數(shù)目N增長(zhǎng)時(shí)，一方面，這種報(bào)文入隊(duì)的原子性操作所帶來的效率上的損失也會(huì)增長(zhǎng)；另一方面，每個(gè)緩存隊(duì)列可以緩存的報(bào)文數(shù)會(huì)越來越少。這就會(huì)導(dǎo)致對(duì)任意兩個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)核之間因?yàn)樘幚韴?bào)文速率的不匹配而產(chǎn)生的報(bào)文突發(fā)的抗突發(fā)性能越差，越容易在核間被動(dòng)丟棄報(bào)文從而影響整個(gè)多核系統(tǒng)的不丟包轉(zhuǎn)發(fā)性能。

繼續(xù)上面的舉例，對(duì)于4個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)核的系統(tǒng)而言，每個(gè)隊(duì)列的入隊(duì)存在3個(gè)競(jìng)爭(zhēng)者，每個(gè)隊(duì)列可以緩存的報(bào)文數(shù)是3K；當(dāng)變成32個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)核的系統(tǒng)時(shí)，每個(gè)隊(duì)列的入隊(duì)存在31個(gè)競(jìng)爭(zhēng)者，每個(gè)隊(duì)列可以緩存的報(bào)文數(shù)只有384個(gè)，核間的抗突發(fā)性能大幅降低了?，F(xiàn)有技術(shù)方案導(dǎo)致的核間抗突發(fā)性能比較差，尤其在多核系統(tǒng)的轉(zhuǎn)發(fā)核數(shù)量增大時(shí)，這種劣勢(shì)更加明顯。除此之外，上述方案不能實(shí)現(xiàn)對(duì)入隊(duì)報(bào)文的過濾，即不能保證當(dāng)某兩個(gè)核間傳遞的報(bào)文不可避免的要丟棄時(shí)能優(yōu)先緩存具有特定特征的高優(yōu)先級(jí)報(bào)文。這兩個(gè)缺陷不利于多核數(shù)據(jù)報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)的推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種多核系統(tǒng)核間數(shù)據(jù)報(bào)文緩存方法及設(shè)備，每個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)核設(shè)置有與其它轉(zhuǎn)發(fā)核一一對(duì)應(yīng)的先進(jìn)先出FIFO緩存隊(duì)列用于接收其它轉(zhuǎn)發(fā)核數(shù)據(jù)報(bào)文，并且將多核系統(tǒng)的FIFO緩存隊(duì)列設(shè)計(jì)成一種可以動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)隊(duì)列長(zhǎng)度的模式，從而提高多核系統(tǒng)中某一個(gè)或者某幾個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)核的抗突發(fā)性能。本發(fā)明提出的技術(shù)方案是：

一種多核系統(tǒng)核間數(shù)據(jù)報(bào)文緩存方法，應(yīng)用于可緩存M個(gè)報(bào)文、轉(zhuǎn)發(fā)核數(shù)量為N的多核系統(tǒng)，其中N≥2，該方法包括以下步驟：

每個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)核設(shè)置有與其它轉(zhuǎn)發(fā)核一一對(duì)應(yīng)的先進(jìn)先出FIFO緩存隊(duì)列用于接收其它轉(zhuǎn)發(fā)核數(shù)據(jù)報(bào)文，其中，每個(gè)FIFO緩存隊(duì)列設(shè)置有隊(duì)列門限，各轉(zhuǎn)發(fā)核FIFO緩存隊(duì)列的門限之和小于M；

報(bào)文入隊(duì)時(shí)，

如果與所述報(bào)文對(duì)應(yīng)的FIFO緩存隊(duì)列當(dāng)前緩存的報(bào)文數(shù)小于隊(duì)列門限，則所述報(bào)文入隊(duì)，所述FIFO緩存隊(duì)列緩存報(bào)文數(shù)加1；