[發明專利]一種訪存合法性檢查控制器，芯片及設備

有效

• 申請號: 202010403722.7
• 申請日: 2020-05-13
• 公開（公告）號: CN111600872B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: 張建民;黎鐵軍;孫巖;熊澤宇;王子聰;翦杰;歐洋;黎淵;?？?/a>;賴明澈;龐征斌;徐金波
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: H04L9/40
• 分類號: H04L9/40;G06F15/78
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 譚武藝

本發明公開了一種訪存合法性檢查控制器，芯片及設備，本發明的訪存合法性檢查控制器包括內存注冊表、控制與狀態寄存器模塊、請求調度模塊，請求調度模塊包括請求棧存邏輯、仲裁請求生成邏輯、訪存合法性檢測邏輯與公平仲裁器，請求棧存邏輯分別與p個報文發送引擎及q個報文接收引擎相連，仲裁請求生成邏輯分別與請求棧存邏輯、訪存合法性檢測邏輯、公平仲裁器相連，訪存合法性檢測邏輯與內存注冊表相連。本發明通過在網絡接口芯片中實現訪存合法性檢查控制器，可擴展支持多個外部的請求源，能夠在使用較少的硬件資源的情況下，能夠顯著提高RDMA訪存合法性檢查的性能并大幅降低了延遲。

技術領域

本發明涉及高性能并行計算機和數據中心的網絡接口芯片技術，具體涉及一種訪存合法性檢查控制器，芯片及設備。

背景技術

在高性能并行計算機與大規模數據中心中，成千上萬個節點(微處理器或加速器)之間的通信都是基于網絡接口芯片與交換芯片的高速通信協議。為了解決網絡傳輸中各個節點數據處理的延遲，用戶級的通信操作已經成為高速通信協議中主要采用的技術途徑，最常見的是遠程內存直接訪問(Remote Direct Memory Access，RDMA)技術，RDMA技術允許用戶態的應用程序直接讀取或寫入遠程節點的內存，不需要內核干預以及內存拷貝的發生。RDMA技術的主要思想是通過虛擬化通信硬件的資源，將其直接映射到用戶進程地址空間，實現完全用戶層的通信操作，在通信的關鍵路徑上旁路操作系統的介入，再結合硬件的可靠性精簡通信協議，減少內存拷貝操作，在用戶進程緩沖區之間直接進行數據傳輸，從而實現最優化的通信性能。因此，RDMA技術具備低延遲、高吞吐率、占用CPU資源少等優點。

由于在用戶級直接實現了內存訪問，繞開了操作系統對內存數據的保護，那么如何保障內存數據的安全性將是RDMA技術的首要問題，因此RDMA中訪存合法性檢查技術成為亟待解決的關鍵技術。目前，最常見的訪存合法性檢查技術是在軟件驅動層面實現。采用軟件實現訪存合法性檢查技術的優點是靈活性強，不足之處是性能低、延遲大、占用帶寬資源，無法滿足硬件大規模RDMA數據傳輸的需求。因此采用硬件實現訪存合法性檢查技術是必然的趨勢。

發明內容

本發明要解決的技術問題：針對現有技術的上述問題，提供一種訪存合法性檢查控制器，芯片及設備，本發明通過在網絡接口芯片中實現訪存合法性檢查控制器(MemoryAceessing Validity Checker，MAVC)，可擴展支持多個外部的請求源，能夠在使用較少的硬件資源的情況下，能夠顯著提高RDMA訪存合法性檢查的性能并大幅降低了延遲。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

一種訪存合法性檢查控制器，包括內存注冊表、控制與狀態寄存器模塊、請求調度模塊，所述控制與狀態寄存器模塊分別與內存注冊表的控制端、請求調度模塊的輸出端以及網絡接口芯片的寄存器管理模塊相連，所述請求調度模塊包括請求棧存邏輯、仲裁請求生成邏輯、訪存合法性檢測邏輯與公平仲裁器，所述請求棧存邏輯分別與p個報文發送引擎及q個報文接收引擎相連，所述仲裁請求生成邏輯分別與請求棧存邏輯、訪存合法性檢測邏輯、公平仲裁器相連，所述訪存合法性檢測邏輯與內存注冊表相連。

可選地，所述內存注冊表中存儲的內存注冊表項包含6個位域，每一項內存注冊表項的寬度是w位，所述6個位域分別為有效位、讀位、寫位、密鑰、末頁地址和首頁地址。

可選地，所述內存注冊表為隨機訪問存儲器，且該隨機訪問存儲器深度為d、寬度為w位，包含1個讀端口和1個寫端口；地址位的寬度為m位，且滿足m＝log₂d。

可選地，所述控制與狀態寄存器模塊用于緩存內存注冊報文、發送寫入內存注冊表的控制信號、以及用于保存FIFO溢出以及訪存不合法的地址信息以便寄存器管理模塊讀取，所述控制與狀態寄存器模塊中包含用于保存內存注冊報文的一組報文寄存器以及輸出寄存器，該組報文寄存器為w位且包括讀寫位、注冊表地址、密鑰、起始頁地址、頁面長度5個位域，該輸出寄存器用于保存FIFO溢出以及訪存不合法的地址信息以便寄存器管理模塊讀取。