[發明專利]網絡分組的SIMD處理

有效

• 申請號: 201310302452.0
• 申請日: 2009-12-16
• 公開（公告）號: CN103368853B
• 公開（公告）日: 2017-09-01
• 發明（設計）人: B.E.維爾;T.T.施呂斯勒
• 申請（專利權）人: 英特爾公司
• 主分類號: H04L12/743
• 分類號: H04L12/743;H04L29/06;G06F9/38
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 徐予紅,湯春龍

背景技術

網絡使得計算機和其他設備能夠通信。例如，網絡可承載代表視頻、音頻、電子郵件等的數據。典型地，跨網絡發送的數據被劃分為較小的被稱為分組的消息。打個比方，分組非常像你丟在信箱中的信封。分組典型地包括“有效載荷”和“報頭”。分組的“有效載荷”類似于信封中的信件。分組的“報頭”非常像寫在信封本身上的信息。報頭可包括幫助網絡設備適當地處理該分組的信息。例如，該報頭可包括識別該分組的目的地的地址。

在到達其目的地之前，給定的分組可以“跳”過很多不同的中間網絡轉發設備(例如“路由器”、“網橋”和/或“交換機”)。這些中間設備通常執行各種分組處理操作。例如，中間設備通常執行分組分類，以確定如何向其目的地進一步地轉發分組或確定要提供的服務的質量。

處理分組生成了各種計算負擔。例如，在中間節點上，需要為每個分組制定轉發或過濾決策。大量的網絡業務使得對于分組的快速處理極其重要。同樣地，分組處理在分組的目的地處消耗處理資源，其中分組的有效載荷被“卸載”并被重新組裝成用于應用的數據流。隨著速度增加，處理網絡業務的負擔可搶奪處理器資源的應用。

附圖說明

圖1是示出了使用SIMD(單指令/多數據)指令處理分組的圖示。

圖2是示出了一組分組向量的圖示。

圖3是示出了由變換后的分組數據形成的向量的圖示。

圖4是示出了使用SIMD指令的傳輸操作的圖示。

具體實施方式

很多處理器提供單指令/多數據(SIMD)指令。例如，英特爾的IA(英特爾架構)處理器提供了被稱為“單指令多數據流擴展”(SSE)的指令集。SIMD指令在元素向量中的每個元素上同時執行相同操作。例如，單個SIMDADD指令可對向量中的一組不同數字的每一個加上某個數字。SIMD指令典型地包括基本布爾、算術和比較操作。

由于絕大多數分組經歷相同的操作，SIMD指令可被用于加速網絡分組的處理。例如，在終端節點處，每個封裝著傳輸控制協議(TCP)片段的網際協議(IP)數據報都經歷驗證(例如，校驗和的驗證)和重新組裝以將有效載荷重新排序為原始傳輸的數據流。類似地，在跨越網絡的途中，查找過程可為每個接收到的以太網幀或IP數據報確定轉發信息。

圖1描述了樣本系統，其使用SIMD指令處理多個網絡分組的向量。通過并行地在每個網絡分組上操作，當與依次對每個分組進行串行處理相比時，該SIMD指令可提供吞吐量的可觀增加。

更詳細地，圖1描繪了一種系統，其包括網絡接口控制器100(NIC)，所述網絡接口控制器100代表主機平臺102接收分組。典型地，NIC100包括接口(例如，xMII[媒體獨立接口或XAUI[附件單元接口])，其連接PHY(例如，無線，光學或有線物理層設備)至介質訪問控制器(MAC)。NIC典型地包括DMA(直接存儲器訪問)引擎以將數據傳輸至主機平臺102存儲器/從主機平臺102存儲器傳輸數據。NIC可為分立部件，集成在主板上，和/或在也集成了處理器或處理器核的管芯上。此外，某個NIC的功能可被實施為由處理器核執行的程序指令。NIC架構變化很大，例如，一些特征卸載引擎，可編程處理器，和/或分組處理硬件輔助電路。

主機平臺102可包括典型的部件，例如存儲器，芯片組等，不過計算架構變化很大。如圖所示，該主機平臺包括邏輯106，以執行SIMD處理。例如，該邏輯106可為已編程的CPU(中央處理單元)或核。例如，該SIMD106邏輯可為協議棧、操作系統或設備驅動器的程序指令。在SIMD106處理后，分組數據可被應用例如通過套接字使用。