[發(fā)明專利]網(wǎng)絡(luò)存儲業(yè)務的描述符隊列和內(nèi)存優(yōu)化方法、系統(tǒng)及應用

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• 申請日: 2021-07-14
• 公開（公告）號: CN113535395A
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 潘偉濤;殷建飛;邱智亮;劉嘉樂;董金龍
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G06F9/50
• 分類號: G06F9/50;G06F9/48;G06F13/28
• 代理公司: 西安長和專利代理有限公司 61227
• 代理人: 何畏

1.一種網(wǎng)絡(luò)存儲業(yè)務的描述符隊列和內(nèi)存優(yōu)化方法，其特征在于，所述網(wǎng)絡(luò)存儲業(yè)務的描述符隊列和內(nèi)存優(yōu)化方法在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)讀取方向：將網(wǎng)卡的發(fā)送描述符隊列與存儲器的讀取描述符隊列相結(jié)合；在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)存儲方向：將網(wǎng)卡的接收描述符隊列與存儲器的寫入描述符隊列相結(jié)合。

2.如權(quán)利要求1所述網(wǎng)絡(luò)存儲業(yè)務的描述符隊列和內(nèi)存優(yōu)化方法，其特征在于，在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)讀取方向，所述網(wǎng)絡(luò)存儲業(yè)務的描述符隊列和內(nèi)存優(yōu)化方法包括：

(1)主機創(chuàng)建描述符環(huán)形緩沖區(qū)并使用描述符填充描述符緩沖區(qū)，所述描述符指向主存上分配好的內(nèi)存空間做為數(shù)據(jù)Buffer使用，主機將所述描述符環(huán)形緩沖區(qū)的地址同時通知給存儲器設(shè)備的讀取通道和網(wǎng)卡設(shè)備的發(fā)送通道，即存儲器設(shè)備的讀取通道和網(wǎng)卡設(shè)備的發(fā)送通道共用一個描述符環(huán)形緩沖區(qū)；

(2)主機將可用的描述符通過配置寄存器的方式通知存儲器設(shè)備，存儲設(shè)備檢查可用的描述符個數(shù)，并通過DMA將描述符從描述符環(huán)形隊列中搬移到存儲器設(shè)備；存儲器設(shè)備提取出描述符中所包含的Buffer的地址、長度信息以及所要讀取數(shù)據(jù)在存儲器上的地址信息，并使用DMA的方式將數(shù)據(jù)搬移到內(nèi)存中的緩沖區(qū)；

(3)存儲器設(shè)備將數(shù)據(jù)搬移的執(zhí)行狀態(tài)寫回到描述符隊列中對應描述符的狀態(tài)字段中，并以點對點P2P操作的方式通知網(wǎng)卡在發(fā)送描述符環(huán)形緩沖區(qū)上有新的描述符可用；

(4)網(wǎng)卡設(shè)備檢查可用的發(fā)送描述符個數(shù)，并讀取描述符環(huán)形緩沖區(qū)；解析描述符并提取描述符中的Buffer地址、長度和存儲器設(shè)備搬移數(shù)據(jù)的狀態(tài)信息，并使用DMA的方式從主存的Buffer中讀取數(shù)據(jù)，最終數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送。

3.如權(quán)利要求2所述網(wǎng)絡(luò)存儲業(yè)務的描述符隊列和內(nèi)存優(yōu)化方法，其特征在于，步驟(1)中，所述存儲器設(shè)備指的是SSD或者其他非易失性存儲設(shè)備而非主存。

4.如權(quán)利要求2所述網(wǎng)絡(luò)存儲業(yè)務的描述符隊列和內(nèi)存優(yōu)化方法，其特征在于，步驟(1)中，所述描述符包括三個部分：需要讀取的存儲器文件句柄、指向主存Buffer的指針和存儲器執(zhí)行狀態(tài)；

其中，所述描述符環(huán)形緩沖區(qū)采用多隊列的形式管理并支持通過存儲設(shè)備的讀取通道和網(wǎng)卡的發(fā)送通道共用緩沖區(qū)傳遞控制信息，包括：

驅(qū)動負責維護描述符緩沖區(qū)的生產(chǎn)者指針，而存儲器做為使用者維護消費者者指針，驅(qū)動沒生成新的讀取請求后，調(diào)制成描述符置入描述符環(huán)形緩沖區(qū)并更新生產(chǎn)者指針，存儲器檢查到生產(chǎn)者指針更新后讀取并處理對應的描述符，并在處理完成后將狀態(tài)信息更新到對應描述符后，使用硬件更新網(wǎng)卡的消費者指針，以使得該描述符被網(wǎng)卡處理。

5.如權(quán)利要求1所述網(wǎng)絡(luò)存儲業(yè)務的描述符隊列和內(nèi)存優(yōu)化方法，其特征在于，在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)存儲方向，所述網(wǎng)絡(luò)存儲業(yè)務的描述符隊列和內(nèi)存優(yōu)化方法包括：

(1)主機創(chuàng)建描述符環(huán)形緩沖區(qū)并使用描述符填充描述符緩沖區(qū)，所述描述符指向主存上分配好的內(nèi)存空間做為數(shù)據(jù)Buffer使用，主機將所述描述符環(huán)形緩沖區(qū)的地址同時通知給網(wǎng)卡設(shè)備的接收通道和存儲器設(shè)備的存儲通道，即存儲器設(shè)備的存儲通道和網(wǎng)卡設(shè)備的接收通道共用一個描述符環(huán)形緩沖區(qū)；

(2)網(wǎng)卡將描述符預讀取到網(wǎng)卡的接收通道并提取出描述符中所包含的Buffer的地址、長度信息以及所要存儲數(shù)據(jù)在存儲器上的地址信息，然后等待存儲業(yè)務的接收，當從遠端接收到存儲業(yè)務數(shù)據(jù)時，將數(shù)據(jù)以DMA的方式搬移到描述符指向的Buffer緩沖區(qū)；

(3)網(wǎng)卡設(shè)備將網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的接收信息和數(shù)據(jù)搬移狀態(tài)寫回到描述符的狀態(tài)字段，并通過P2P的方式通知存儲器設(shè)備存在可用描述符；

(4)存儲器設(shè)備讀取可用的描述符并按序進行解析后，使用DMA的方式將數(shù)據(jù)從Buffer緩沖區(qū)搬移到存儲器設(shè)備并存儲。