[發明專利]一種高性能無阻塞數據發送方法及裝置

有效

• 申請號: 202210586230.5
• 申請日: 2022-05-27
• 公開（公告）號: CN115208830B
• 公開（公告）日: 2023-09-08
• 發明（設計）人: 張俊杰;許旭晗;曹炳堯;楊丹;陳彥昊;陳天楊;張倩武;宋英雄;陳健;李迎春
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: H04L47/12
• 分類號: H04L47/12;H04L47/19
• 代理公司: 上海宛林專利代理事務所(普通合伙) 31361
• 代理人: 張明

本發明公開了一種高性能無阻塞數據發送方法及裝置，其中裝置包括多并發空間長度記錄緩沖池、多并發數據緩沖池和仲裁模塊，其中，多并發空間長度記錄緩沖池負責記錄、更新每一條連接的數據緩沖池剩余空間，多并發數據緩沖池負責緩存未發送的數據以及未收到正確應答的數據，仲裁模塊負責對空間長度記錄緩沖池不同觸發事件進行仲裁。本發明提供的一種高性能無阻塞數據發送方法及裝置，利用多并發空間長度記錄緩沖池、多并發數據緩沖池、TOE通過維護多并發數據長度記錄緩沖池記錄各個并發連接的數據緩沖區剩余空間，用戶層通過查詢的方式獲得連接數據緩沖區剩余容量，避免因發送大量數據導致TOE發生擁塞。

技術領域

本發明涉及數據傳輸領域，尤其涉及一種高性能無阻塞數據發送方法及裝置。

背景技術

TCP/IP協議(Transmission?Control?Protocol/Internet?Protocol)是一種面向連接的、可靠的傳輸層通信協議，在網絡通信中被廣泛使用。隨著網絡技術的迅速發展，網絡帶寬越來越大，處理TCP/IP協議給主機的中央處理器帶來了嚴重負擔。為了解決CPU開銷處理協議開銷過大的問題，TCP/IP卸載引擎技術(TCP/IP?Offload?Engine,TOE)由此誕生。TOE技術將部分或全部TCP/IP協議卸載到硬件中，以此減輕CPU負擔。

在現有的研究文獻中，很多都是采用PCIE接口來實現主機和TOE的交互，完成網絡數據的接收與發送。石華等在“基于FPGA的萬兆以太網TCP/IP卸載引擎與硬件系統設計[D].華東師范大學,2020.”中采用PCIE來實現TOE與主機的數據交互，用戶層將數據流以TLP包的形式發送到DDR存儲器。雖然采用PCIE方式進行數據交互有著速度快擴展靈活的特點，但是該種方式諸多寄存器配置、TLP包解析等會帶來較大的延遲。劉培東等在“面向嵌入式系統的實時信號通道技術研究[D].浙江大學,2021.”中同樣采用PCIE來實現數據的交互，但是這種方法應用層不能知曉TOE的剩余空間容量，難以做到及時的流量控制，容易導致數據發送擁塞產生丟包現象。

發明內容

有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是針對現有的數據發送方法存在的傳輸延遲、難以控制流量，導致數據發送擁塞丟包等現象。本發明提供了一種高性能無阻塞數據發送方法及裝置，利用多并發空間長度記錄緩沖池、多并發數據緩沖池、TOE通過維護多并發數據長度記錄緩沖池記錄各個并發連接的數據緩沖區剩余空間，用戶層通過查詢的方式獲得連接數據緩沖區剩余容量，避免因發送大量數據導致TOE發生擁塞。

為實現上述目的，本發明提供了一種高性能無阻塞數據發送方法，包括以下步驟：

TOE的后級數據處理模塊建立連接后，將新建連接并發號放入建鏈隊列中，觸發建鏈事件；

多并發空間長度記錄緩沖池從建鏈隊列中取走新建連接并發號，并將多并發空間長度記錄緩沖池中新建連接并發號的長度更新為連接數據緩沖區的大小；

應用層有待發送數據時，發送數據對應連接的并發號至多并發空間長度記錄緩沖池，觸發查詢時間，多并發空間長度記錄緩沖池返回當前連接緩沖區剩余容量至應用層；

應用層將不大于緩沖區剩余容量的數據發送至多并發數據緩沖池，將不大于緩沖區剩余容量的數據的數據長度以及并發號發送給多并發空間長度記錄緩沖池，觸發寫入事件；

多并發數據緩沖池收到寫入數據的并發號以及數據長度后，根據長度信息減少多并發空間長度記錄緩沖池中并發號記錄的剩余空間容量；

TOE收到正確的確認應答序列號后，后級數據處理模塊將并發號以及確認的數據長度放入應答隊列中，觸發應答事件；

多并發空間長度記錄緩沖池從應答隊列中取出并發號、確認的數據長度，增加多并發空間長度記錄緩沖池中對應并發號記錄的剩余空間容量。