一种融合网络接口卡、报文编码方法及其报文传输方法技术

本发明专利技术提供一种融合网络接口卡、报文编码方法及其报文传输方法，包含PCIE主机接口处理模块、高速网网卡核心逻辑、交叉开关XBAR、以太网网卡核心逻辑、以太网报文拆分/拼装模块、物理层逻辑，高速网/以太网报文转换模块EoH以及高速网/以太网可配的网络端口。本发明专利技术在一套网络硬件上同时支持定制高速互连和标准以太网接口，在一套物理硬件上支持三种工作模式，高速网模式、以太网模式，以及通过高速网传输以太网报文的EoH模式，高速网/以太网无缝兼容，灵活支持科学计算和云计算等多模应用。

【技术实现步骤摘要】
一种融合网络接口卡、报文编码方法及其报文传输方法
本专利技术涉及高性能互连网络设计领域，具体涉及一种在同一套网络硬件上支持以太网和高速网连接的高速网/以太网融合网络接口卡、报文编码方法及其报文传输方法。
技术介绍
当前高性能计算机存在高速网(HighPerformanceExpress)和以太网(Ethernet)两套网络。传统银河、天河等高性能计算机系统应用领域主要面向计算密集型高性能计算领域，其专用互连网络(简称高速网)采用基于RDMA(RemoteDirectMemoryAccess，远程直接内存访问)协议的高速网网络接口卡(简称高速网网卡)。随着大数据、云计算等数据密集型应用的兴起，高性能计算机的应用领域除了计算密集型高性能计算，还包括数据密集型大数据、云计算等应用，其互连网络采用基于TCP/IP协议的以太网网卡。如图1(a)所示，传统高速网网卡主要包括PCIE主机接口处理模块、高速网网卡核心逻辑、交叉开关XBAR、高速网网络端口、物理层。PCIE主机接口处理模块与高性能计算机系统中的结点相连接，实现和PCIE接口的通信功能，将本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种融合网络接口卡，包括PCIE主机接口处理模块、高速网网卡核心逻辑、交叉开关XBAR、以太网网卡核心逻辑、以太网报文拆分/拼装模块、物理层逻辑，其特征在于，还包含一个高速网/以太网报文转换模块EoH以及高速网/以太网可配的网络端口；/nPCIE主机接口处理模块与计算机系统中的结点以及高速网网卡核心逻辑、以太网网卡核心逻辑相连接，实现和PCIE接口的通信功能，将系统中的各类结点连接至网络中；PCIE主机接口处理模块从结点接收报文，根据结点使用通信模式的不同，决定将来自结点的报文提交给高速网网卡核心逻辑还是以太网网卡核心逻辑，判断依据如下：当与本结点进行通信的结点是高速网结点时判定结点需要使...

【技术特征摘要】
1.一种融合网络接口卡，包括PCIE主机接口处理模块、高速网网卡核心逻辑、交叉开关XBAR、以太网网卡核心逻辑、以太网报文拆分/拼装模块、物理层逻辑，其特征在于，还包含一个高速网/以太网报文转换模块EoH以及高速网/以太网可配的网络端口；
PCIE主机接口处理模块与计算机系统中的结点以及高速网网卡核心逻辑、以太网网卡核心逻辑相连接，实现和PCIE接口的通信功能，将系统中的各类结点连接至网络中；PCIE主机接口处理模块从结点接收报文，根据结点使用通信模式的不同，决定将来自结点的报文提交给高速网网卡核心逻辑还是以太网网卡核心逻辑，判断依据如下：当与本结点进行通信的结点是高速网结点时判定结点需要使用的是高速网模式，PCIE主机接口处理模块将报文提交给高速网网卡核心逻辑；当与本结点进行通信的结点是以太网结点时判定结点需要使用的是以太网模式，PCIE主机接口处理模块将报文提交给以太网网卡核心逻辑；对于物理层过来的报文，PCIE主机接口处理模块从高速网网卡核心逻辑接收高速网报文，将高速网报文通过PCIE接口传输至所连接的结点；PCIE主机接口处理模块从以太网网卡核心逻辑接收以太网报文，然后通过PCIE接口将报文传输至所连接的结点；
高速网网卡核心逻辑与PCIE主机接口处理模块和交叉开关XBAR相连；高速网网卡核心逻辑从PCIE主机接口处理模块接收报文，将报文处理成高速网报文，然后提交给交叉开关XBAR；对于物理层方向过来的高速网报文，高速网核心逻辑从交叉开关XBAR接收到报文，处理后提交给PCIE主机接口处理模块；
以太网网卡核心逻辑与PCIE主机接口处理模块以及以太网报文拆分/拼装模块相连；以太网网卡核心逻辑从PCIE主机接口处理模块接收报文，将报文处理成以太网报文，然后提交给以太网报文拆分/拼装模块；对于从物理层过来的报文，以太网核心逻辑从以太网报文拆分/拼装模块接收到以太网报文，处理后提交给PCIE主机接口处理模块；
交叉开关XBAR与高速网网卡核心逻辑、高速网/以太网可配的网络端口，以及高速网/以太网报文转换模块EoH相连；交叉开关XBAR用于实现PCIE流量在多个网络端口的动态分配，将从高速网网卡核心逻辑或高速网/以太网报文转换模块EoH接收到的报文流量在多个网络端口之间进行无阻塞的报文交换，将报文进行动态分配，然后提交给高速网/以太网可配的网络端口；对于物理层方向过来的报文，交叉开关XBAR从高速网/以太网可配的网络端口接收报文，如果报文信息中显示报文传输的目的结点是高速网时，则交叉开关XBAR将报文提交给高速网网卡核心逻辑，如果报文信息中显示报文传输的目的结点是以太网时，则交叉开关XBAR将报文提交给高速网/以太网报文转换模块EoH；
以太网报文拆分/拼装模块与以太网网卡核心逻辑、高速网/以太网可配的网络端口，以及高速网/以太网报文转换模块EoH相连；以太网报文拆分/拼装模块从以太网网卡核心逻辑接收到以太网报文，将以太网报文拆分成以太网报文分片，如果报文信息中显示报文传输的目的结点是高速网时，则以太网报文拆分/拼装模块将以太网报文分片提交给高速网/以太网报文转换模块EoH，如果报文信息中显示报文传输的目的结点是以太网时，则以太网报文拆分/拼装模块将以太网报文分片直接提交给高速网/以太网可配的网络端口；对于物理层方向过来的报文，以太网报文拆分/拼装模块从高速网/以太网报文转换模块EoH或高速网/以太网可配的网络端口接收以太网报文分片，将以太网报文分片拼接成以太网报文，然后提交给以太网网卡核心逻辑；
高速网/以太网报文转换模块EoH与交叉开关XBAR、以及以太网报文拆分/拼装模块相连；高速网/以太网报文转换模块EoH将高速网虚拟为以太网，使得连接在高速网中的结点直接与连接在以太网络中的结点直接通信；高速网/以太网报文转换模块EoH的功能是通过将以太网报文切片后封装在高速网报文中实现的，记高速网/以太网报文转换模块EoH将以太网报文切片后封装在高速网报文形成的报文为长MP报文；高速网/以太网报文转换模块EoH从交叉开关XBAR接收到长MP报文，删除EoH报文头，转换成以太网报文后发送给以太网报文拆分/拼装模块；或者高速网/以太网报文转换模块EoH从以太网报文拆分/拼装模块接收到以太网报文，封装EoH报文头，转换成长MP报文后发送给XBAR；
高速网/以太网可配的网络端口与交叉开关XBAR、以太网报文拆分/拼装模块以及物理层相连；高速网/以太网可配的网络端口从交叉开关XBAR接收高速网报文，高速网/以太网可配的网络端口配置成高速网网络端口，然后通过物理层将高速网报文传输出去；从以太网报文拆分/拼装模块接收以太网报文，高速网/以太网可配的网络端口配置成以太网网网络端口，然后通过物理层将以太网报文传输出去；对于物理层方向过来的报文，高速网/以太网可配的网络端口根据报文配置，将接收的高速网报文提交给交叉开关XBAR，或者将接收的以太网报文提交给以太网报文拆分/拼装模块；
物理层与高速网/以太网可配的网络端口以及外部其他结点的网络接口卡或路由器相连；物理层从高速网/以太网可配的网络端口接收高速网报文或以太网报文，传输至其他结点。


2.如权利要求1所述的融合网络接口卡，其特征在于，所述高速网/以太网报文转换模块EoH包含三大模块：(1)Ingress流水线，用于作为数据输入处理流水线处理逻辑；(2)Egress流水线，用于作为数据输出处理流水线处理逻辑；(3)控制和状态寄存器CSR模块；Ingress流水线从XBAR接收到长MP报文，删除EoH报文头，转换成以太网报文后发送给以太网报文拆分/拼装模块；Egress流水线从以太网报文拆分/拼装模块接收到以太网报文，封装EoH报文头，转换成长MP报文后发送给XBAR；CSR模块通过寄存器配置实现对Ingress流水线和Egress流水线的控制。


3.如权利要求1所述的融合网络接口卡，其特征在于，所述CSR模块访问采用标准的CSR环结构，寄存器的位宽是64位，寄存器的访问地址是20位，包含8位模块地址和12位模块内部偏移地址；CSR模块向外提供2个CSR连接接口，分别是1个表CSR和1个逻辑CSR；表CSR将高速网/以太网报文转换模块EoH中的表串连在一起，而逻辑CSR将高速网/以太网报文转换模块EoH中的Ingress流水线和Egress流水线子模块串连在一起。


4.如权利要求2所述的融合网络接口卡，其特征在于，所述Ingress流水线包含三个逻辑子模块：Ingress输入缓冲区、Ingress报文检查模块和Ingress报文格式转换模块；
·Ingress输入缓冲区：与交叉开关XBAR以及Ingress报文检查模块相连；Ingress输入缓冲区从交叉开关XBAR接收长MP报文，存入Ingress输入缓冲区；
·Ingress报文检查模块：与Ingress输入缓冲区以及Ingress报文格式转换模块相连；Ingress报文检查模块从Ingress输入缓冲区读取长MP报文，对长MP报文进行正确性检查，然后，将高速网报文发送给Ingress报文格式转换模块；
·Ingress报文格式转换模块：与Ingress报文检查模块以及以太网报文拆分/拼装模块相连；Ingress报文格式转换模块包含一个Ingress输出FIFO，Ingress报文格式转换模块从报文检查模块接收到长MP报文，删除EoH报文头信息，将长MP报文去封装生成以太网报文分片，存入Ingress输出FIFO，然后将Ingress输出FIFO中存入的以太网报文分片顺序发送给以太网中的以太网报文拆分/拼装模块；
所述Egress流水线包含四个逻辑子模块：Egress输入缓冲区、Egress报文格式转换模块、Egress输出FIFO以及Egress报文输出模块；
·Egress输入缓冲区：与以太网报文拆分/拼装模块以及Egress报文格式转换模块相连；Egress输入缓冲区从以太网报文拆分/拼装模块接收以太网报文分片，缓存至Egress输入缓冲区；
·Egress报文格式转换模块：与Egress输入缓冲区以及Egress输出FIFO相连；Egress方向核心模块，完成以太网报文切片重组的功能，填写重组后以太网报文的路由信息，构造EoH报文头；Egress报文格式转换模块从Egress输入缓冲区读取以太网报文分片，构造...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖立权，常俊胜，赖明澈，庞征斌，陆平静，罗章，黎渊，张建民，齐星云，徐金波，孙岩，董德尊，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43