[發明專利]TCP/IP卸載引擎中的多通道處理方法

有效

• 申請號: 201611110885.6
• 申請日: 2016-12-06
• 公開（公告）號: CN106789708B
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: 夏寅星;閻燕山;鄭燕
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第三十二研究所
• 主分類號: H04L12/803
• 分類號: H04L12/803;H04L29/06;G06F13/38
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

本發明提供了一種TCP/IP卸載引擎中的多通道處理方法，其包括以下步驟：步驟一，通過現場可編程門陣列FPGA來進行實驗和調試，實現TOE中的多通道處理技術；步驟二，將TOE中的多通道處理技術融入TOE的ASIC芯片中來進行網絡協議處理；步驟三，定制軟件接口，通過端口來選定不同的通道；步驟四，在TCP協議處理模塊中，對TCP首部的選項部分進行改進定義；步驟五，在TCP連接建立的握手階段，第一次握手時，主動請求方會加上源通道號，而目的通道此時還未分配故設為全零即可等。本發明能夠解決數據擁塞及連接中斷的問題同時大大提高TOE的工作效率，實現了多端口TCP連接并進行數據傳輸的功能，實現了硬件處理TCP/IP協議的高層協議，為高速網絡環境下數據傳輸提供可靠的保障。

技術領域

本發明涉及計算機網絡領域，具體地，涉及一種TCP/IP卸載引擎中的多通道處理方法。

背景技術

隨著互聯網技術的日益發展，TCP/IP協議族已經成為標準的網絡通信協議。但高速網絡環境下，傳統的TCP/IP軟件協議棧由于上下文切換開銷和冗余數據復制的特點將消耗過多的CPU性能，可靠數據表明在網速達到10Gbps時當前主流處理器將無法滿足協議處理的性能需求。故在服務器或高速網絡環境中通常采用硬件設備處理協議的TOE(TCPOffload Engine，TCP卸載引擎)技術。TCP/IP協議由上自下依次分為應用層、運輸層、網絡層和數據鏈路層四層。與傳統的軟件協議棧相比，TOE技術把運輸層和網絡層的協議處理也納入硬件處理中從而提升數據包的處理速度。典型的TOE系統實現結構如圖1所示，其中TOE硬件實現模塊主要作用是對運輸層和網絡層的主要協議進行處理，其中最主要的幾個協議為ARP協議、IP協議、UDP協議和TCP協議。

TCP協議是面向連接的，在TOE系統中對TCP協議進行處理。在數據傳輸開始前需要先建立連接，同時在傳輸結束時需要斷開連接。且在收發數據時，協議處理模塊會對上一次的數據進行應答。同時為了保持數據通路的通暢，采用滑動窗口的方式對收發數據進行流量控制。由于硬件處理協議的速度遠遠大于軟件，導致可能存在軟硬件接口處的數據堆積，從而造成擁塞問題。特別是在多個端口同時建立TCP連接時，硬件無法有序處理數據將導致連接中斷或無法應答。在軟件協議棧中多個端口同時建立連接，目前放在硬件實現上只能串行處理。在TOE硬件處理TCP協議時，建立多個通道管理數據存儲與連接可以大大提高傳輸效率和數據處理速度。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種TCP/IP卸載引擎中的多通道處理方法，其通過在TOE中添加多通道處理技術，能夠解決數據擁塞及連接中斷的問題同時大大提高TOE的工作效率，實現了多端口TCP連接并進行數據傳輸的功能，實現了硬件處理TCP/IP協議的高層協議，為高速網絡環境下數據傳輸提供可靠的保障。

根據本發明的一個方面，提供一種TCP/IP卸載引擎中的多通道處理方法，其特征在于，其包括以下步驟：

步驟一，通過現場可編程門陣列FPGA來進行實驗和調試，實現TOE中的多通道處理技術；

步驟二，將TOE中的多通道處理技術融入TOE的ASIC芯片中來進行網絡協議處理；

步驟三，定制軟件接口，通過端口來選定不同的通道；

步驟四，在TCP協議處理模塊中，對TCP首部的選項部分進行改進定義；

步驟五，在TCP連接建立的握手階段，第一次握手時，主動請求方會加上源通道號，而目的通道此時還未分配故設為全零即可；

步驟六，若一端未采用多通道技術則通道號設為全零，數據來自未使用多通道技術的設備則通過TCP首部的源端口號和目的端口號進行匹配，TCP協議處理模塊根據識別出的對應的存儲通道號并把數據放入其中；

步驟七，在連接結束時，存儲通道數據全部傳輸完畢后，TCP協議處理模塊會控制釋放該通道存儲空間，該通道用于下一次建立新連接。