[發明專利]一種降低TOE中接收通道傳輸延遲量的方法

有效

• 申請號: 202011040369.7
• 申請日: 2020-09-28
• 公開（公告）號: CN112073436B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 林偉;溫士魁;王彬;滕達;曹山;劉曉峰
• 申請（專利權）人: 山東產研集成電路產業研究院有限公司
• 主分類號: H04L69/163
• 分類號: H04L69/163;H04L69/16;H04L47/193
• 代理公司: 南京行高知識產權代理有限公司 32404
• 代理人: 趙洪玉

本發明涉及一種降低TOE中接收通道傳輸延遲量的方法，該方法在TOE的接收通道接收及解析原始N字節流、執行各級校驗的過程中，在尚未完成校驗的情況下，一邊接收來自字節解析模塊的原始N字節流，一邊對其中的IP數據報、TCP報文段實施定位、解析，將定位得到的IP報文段直通轉發給IP協議功能模塊以接受處理、將定位得到的TCP報文段直通轉發給TCP協議功能模塊以接受處理，從而實現鏈路層、網絡層、運輸層的并行工作，此后，一旦各層的功能字段處理、校驗算法執行完畢，就可以開始把TCP報文段攜帶的應用層數據字段發往應用層。本發明可以在確保對應用層數據字段的解析、校驗無誤的前提下大幅度降低應用層數據字段在TOE接收通道中的傳輸延遲量。

技術領域

本發明涉及一種降低TOE中接收通道傳輸延遲量的方法，屬于數據傳輸技術領域。

背景技術

TCP/IP協議是互聯網系統的主流通信協議，在眾多應用場景中得到采用。實現TCP/IP協議是很多聯網運行的設備必須做的工作。實現TCP/IP協議的傳統做法是用CPU運行軟件，但是運行軟件需要占用大量的系統資源，而實現TCP/IP協議的軟件通常與處理協議承載的應用數據的軟件并行運行，所以，很多情況下，特別是在近年來網絡速度越來越高、數據處理任務日漸繁重的情況下，兩者之間的資源競爭導致了系統性能受限。

與此同時，CPU運行軟件具有串行執行指令、時分復用硬件資源、受中斷等系統機制制約的特征，這就導致基于軟件的TCP/IP協議實現的實時性較差，具體表現為端到端的延遲量較大、延遲量的可預測性低。與此相對應，通信系統的高實時性，卻是很多高性能應用場景的關鍵需求之一。

TOE把TCP/IP協議“卸載”到硬件中，其中直接用于傳輸應用層數據的通道上，通常包括位于鏈路層的以太網協議功能模塊、位于網絡層的IP協議功能模塊和位于運輸層的TCP協議功能模塊，再輔之以ARP協議、ICMP協議等功能模塊，即實現所謂TCP/IP OffloadEngine（簡稱TOE，即“TCP/IP卸載引擎”），以騰出更多系統資源給應用層軟件、減輕CPU的負擔，同時提高TCP/IP協議實現的實時性，成為業界關注的重要研究方向。

TOE接收通道的常規實現方案如圖1所示（其中未示出ARP協議、ICMP協議等功能模塊），以太網協議功能模塊在接收以太網幀的過程中將其中攜帶的IP報文段緩存，當以太網幀CRC校驗字段末尾字節接收完畢（這是傳輸延遲量定義中的起始時刻），以太網協議功能模塊執行CRC校驗運算的最后步驟，在確認緩存的IP數據報能通過CRC校驗之后，開始向IP協議層上傳這個IP數據報；在接收IP數據報的過程中，IP協議功能模塊對其首部字段計算校驗和，若校驗通過，則開始向TCP協議層上傳這個IP數據報攜帶的TCP報文段；在TCP協議功能模塊接收TCP報文段的過程中，對其全部數據計算校驗和并將解析得到的應用層數據字段存入緩沖區，若校驗通過則讀取緩沖區、向應用層上傳這個TCP報文段攜帶的應用層數據。

TCP連接建立成功之后，TCP報文段攜帶的應用層數據字段在TOE接收通道中存在傳輸延遲。業界一般將這個傳輸延遲量定義為：從攜帶IP數據報、TCP報文段、應用層數據字段的以太網幀的CRC校驗字段末尾字節（亦即以太網幀的最末字節）進入TOE接收通道輸入接口的時刻（即圖2中的時刻T9）到應用層數據字段首字節離開TOE接收通道輸出接口、被發往應用層的時刻之間的時間間隔。

由此可見，TOE接收通道的常規實現方案中，傳輸延遲量為以下幾段時間之和：以太網協議功能模塊執行CRC校驗最后步驟所需的時間，IP協議功能模塊接收、解析IP數據報首部及執行校驗算法和所需的時間，TCP協議功能模塊接收、解析整個TCP報文段及執行校驗和算法所需的時間，TCP協議功能模塊讀取應用層數據字段緩沖區首字節所需的時間。如何減少應用層數據字段在TOE接收通道中的傳輸延遲量，成為亟待解決的問題。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：提供一種可以在確保對應用層數據字段的解析、校驗無誤的前提下大幅度降低應用層數據字段在TOE接收通道中的傳輸延遲量的方法。