网络协议卸载装置和数据传输系统制造方法及图纸

本申请提供一种网络协议卸载装置和数据传输系统，装置包括：发送通道，连接主机，用于基于主机端产生的发送业务请求，对发送数据进行组包处理后发送；接收通道，连接主机，用于接收外部设备向主机发送的接收数据，并将接收数据拆包处理后，传输给主机；其中，接收通道与发送通道相互独立；协议共享模块，分别连接发送通道和接收通道，用于按照预设的网络协议处理发送通道和接收通道共享的数据连接信息；其中，发送通道根据第一数据连接信息发出发送报文；接收通道根据第二数据连接信息对接收数据拆包处理，将拆包处理后的接收数据传输给主机。本申请实现了提高传输协议的处理能力，降低数据传输过程中对主机资源的占用率。

【技术实现步骤摘要】
网络协议卸载装置和数据传输系统
本申请涉及数据传输
，具体而言，涉及一种网络协议卸载装置和数据传输系统。
技术介绍
随着云计算、大数据、物联网等技术的广泛应用，数据规模呈现爆炸式增长，导致对于网络带宽、延时等性能的依赖性日益增强。网络带宽每年以2到3倍的速度增长，目前10G网络已普及到各个领域，40G、100G网络也在数据中心等流量集中的关键领域大规模运用。而TCP/IP(TransmissionControlProtocol/InternetProtocol，传输控制协议/互联协议)协议族作为一种网络协议标准，占据着网络协议主流标准地位，应用最为广泛。传统的TCP/IP网络协议处理由操作系统内核完成分组转发、校验、传输控制、数据分片等流程，并且对于大数据量的网络传输，会产生频繁的I/O中断以及数据拷贝，大幅增加处理器上下文切换开销和系统总线负载。根据Thumb定律，处理1bit网络数据需要消耗1Hz的CPU处理周期，网络带宽的快速增长必将消耗大量的处理器资源，最终导致网络IO成为系统性能瓶颈。为解决高速网络通信中，对于TCP/IP网络协议的处理导致的处理器资源过载问题，通信
提出了多种网络协议优化技术，其中，TOE(TCP/IPOffloadEngine，TCP/IP卸载引擎)技术，通过将传统TCP/IP网络协议的处理流程由操作系统内核卸载至网卡，由网卡硬件执行协议栈处理，从根本上减轻了处理器工作负载，释放出更多的处理器资源。TOE技术的应用不仅能够降低主机处理器资源消耗，同时能够提升网络吞吐量及缩短网络延时，具有TOE功能的网络设备将成为未来数据中心构建高性能、低功耗网络基础设施的首选。而基于FPGA设计实现TOE网卡兼具灵活性及成本优势，适应于数据中心网络环境。基于FPGA硬件化实现TCP/IP协议栈，需要综合考虑FPGA资源占用率、网络性能以及可支持的连接数。目前，商用TOE网卡支持的连接数在千条量级，基于FPGA的TOE网卡使用多TCP/IP协议栈实例实现多连接，支持的连接数相对更少，且资源占用率较高。此外，对于大数据块的通信传输，主机仍然需要与TOE网卡进行频繁的交互，跟踪、控制数据发送的过程，占用了大量的处理器资源、降低了数据吞吐量，对于多连接情景、大数据量传输，情况将更加严重。
技术实现思路
本申请实施例的目的在于提供一种网络协议卸载装置和数据传输系统，用以提高传输协议的处理能力，降低数据传输过程中对主机资源的占用率。本申请实施例第一方面提供了一种网络协议卸载装置，包括：发送通道，连接主机，用于基于所述主机端产生的发送业务请求，对发送数据进行组包处理后发送；接收通道，连接主机，用于接收外部设备向所述主机发送的接收数据，并将所述接收数据拆包处理后，传输给所述主机；其中，所述接收通道与所述发送通道相互独立；协议共享模块，分别连接所述发送通道和所述接收通道，用于按照预设的网络协议处理所述发送通道和所述接收通道共享的数据连接信息；其中，所述发送通道通过访问所述协议共享模块获取到所述发送数据对应的第一数据连接信息，并根据所述第一数据连接信息构建发送报文，发出所述发送报文；所述接收通道通过访问所述协议共享模块获取到所述接收数据对应的第二数据连接信息，并根据所述第二数据连接信息对所述接收数据拆包处理，将拆包处理后的接收数据传输给所述主机。于一实施例中，所述发送通道包括：发送接口，分别连接所述主机和所述协议共享模块，用于接收所述主机产生的发送业务请求，并在接收到所述发送业务请求时，访问所述协议共享模块，以触发发送事件。于一实施例中，所述发送通道还包括：发送缓存，连接所述发送接口，用于接收来自所述发送接口的所述发送事件的数据，并根据预先配置的缓存容量，缓存所述发送事件的数据记录。于一实施例中，所述发送通道还包括：发送缓存控制器，分别连接所述发送接口和所述发送缓存，用于根据所述发送事件调控所述发送缓存的第一缓存状态信息。于一实施例中，所述发送通道还包括：发送引擎，分别连接所述发送缓存、所述发送缓存控制器和所述协议共享模块，用于在接收到来自所述发送缓存控制器对所述发送事件的发送指令时，从所述协议共享模块中获取到所述发送事件对应的所述第一数据连接信息，从所述发送缓存中获取所述发送事件对应的所述发送数据，并根据所述第一数据连接信息对所述发送数据进行组包处理，生成发送报文，发出所述发送报文。于一实施例中，所述接收通道包括：接收引擎，分别连接外部设备的物理链路接口和所述协议共享模块，用于在接收所述外部设备向所述主机发送的接收报文，抽取所述接收报文的元数据，并根据所述元数据从所述协议共享模块中获取所述接收报文对应的第二数据连接信息，根据所述第二数据连接信息对所述接收报文进行拆包、校验处理，得到所述接收报文携带的接收数据。于一实施例中，所述接收通道还包括：接收缓存，连接所述接收引擎，用于接收来自所述接收引擎的所述接收数据，并根据预先配置的缓存容量，缓存接收事件的数据记录。于一实施例中，所述接收通道还包括：接收缓存控制器，分别连接所述接收引擎和所述接收缓存，用于根据所述接收事件调控所述接收缓存的第二缓存状态信息。于一实施例中，所述接收通道还包括：接收接口，分别连接所述主机、所述接收缓存和所述接收缓存控制器，用于访问所述接收缓存控制器和所述接收缓存，获取所述接收数据对应的所述第二缓存状态信息，并根据所述第二缓存状态信息构建所述接收数据的存储器传输描述，基于所述存储器传输描述发送所述接收数据至所述主机。于一实施例中，还包括：所述接收接口连接所述协议共享模块，用于访问所述协议共享模块，获取端口状态信息，并将所述端口状态信息回复给所述主机。于一实施例中，还包括：所述接收接口连接所述接收引擎，用于配置数据到达中断策略，并根据所述中断策略向所述主机发送中断信息。于一实施例中，所述协议共享模块包括：连接状态管理器，分别连接所述发送通道和所述接收通道，用于分别存储所述发送数据的第一数据连接状态信息和所述接收数据的第二数据连接状态信息；所述连接状态管理器配置有读写锁机制。于一实施例中，所述协议共享模块还包括：计时器，分别连接所述发送通道和所述接收通道，用于对所述发送数据和所述接收数据计时。于一实施例中，所述协议共享模块还包括：事件引擎，分别连接所述发送通道和所述接收通道，用于分别处理所述发送通道处理的发送事件和所述接收通道处理接收事件；其中，所述接收事件优先级高于所述发送事件的优先级。于一实施例中，所述事件引擎在处理所述发送事件时，判断待发送数据的数据长度是否大于预设长度，若是，输出所述发送事件，否则，基于所述预设长度将所述发送事件切分成多个子事件，分别输出所述多个子事件。本申请实施例第二方面提供了一种数据传输系统，包括：主机和如本申请实施例第一方面及其任一实施例的网络协议卸载装置；其中，所述主机包括：存储器和处理器，所述主机上安装有驱动程序，所述处理器用于执行所述驱动程序，以驱动所述网络协议卸载装置运行。...

【技术保护点】
1.一种网络协议卸载装置，其特征在于，包括：/n发送通道，连接主机，用于基于所述主机端产生的发送业务请求，对发送数据进行组包处理后发送；/n接收通道，连接主机，用于接收外部设备向所述主机发送的接收数据，并将所述接收数据拆包处理后，传输给所述主机；其中，所述接收通道与所述发送通道相互独立；/n协议共享模块，分别连接所述发送通道和所述接收通道，用于按照预设的网络协议处理所述发送通道和所述接收通道共享的数据连接信息；/n其中，所述发送通道通过访问所述协议共享模块获取到所述发送数据对应的第一数据连接信息，并根据所述第一数据连接信息构建发送报文，发出所述发送报文；/n所述接收通道通过访问所述协议共享模块获取到所述接收数据对应的第二数据连接信息，并根据所述第二数据连接信息对所述接收数据拆包处理，将拆包处理后的接收数据传输给所述主机。/n

【技术特征摘要】
1.一种网络协议卸载装置，其特征在于，包括：
发送通道，连接主机，用于基于所述主机端产生的发送业务请求，对发送数据进行组包处理后发送；
接收通道，连接主机，用于接收外部设备向所述主机发送的接收数据，并将所述接收数据拆包处理后，传输给所述主机；其中，所述接收通道与所述发送通道相互独立；
协议共享模块，分别连接所述发送通道和所述接收通道，用于按照预设的网络协议处理所述发送通道和所述接收通道共享的数据连接信息；
其中，所述发送通道通过访问所述协议共享模块获取到所述发送数据对应的第一数据连接信息，并根据所述第一数据连接信息构建发送报文，发出所述发送报文；
所述接收通道通过访问所述协议共享模块获取到所述接收数据对应的第二数据连接信息，并根据所述第二数据连接信息对所述接收数据拆包处理，将拆包处理后的接收数据传输给所述主机。


2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述发送通道包括：
发送接口，分别连接所述主机和所述协议共享模块，用于接收所述主机产生的发送业务请求，并在接收到所述发送业务请求时，访问所述协议共享模块，以触发发送事件。


3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述发送通道还包括：
发送缓存，连接所述发送接口，用于接收来自所述发送接口的所述发送事件的数据，并根据预先配置的缓存容量，缓存所述发送事件的数据记录。


4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述发送通道还包括：
发送缓存控制器，分别连接所述发送接口和所述发送缓存，用于根据所述发送事件调控所述发送缓存的第一缓存状态信息。


5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述发送通道还包括：
发送引擎，分别连接所述发送缓存、所述发送缓存控制器和所述协议共享模块，用于在接收到来自所述发送缓存控制器对所述发送事件的发送指令时，从所述协议共享模块中获取到所述发送事件对应的所述第一数据连接信息，从所述发送缓存中获取所述发送事件对应的所述发送数据，并根据所述第一数据连接信息对所述发送数据进行组包处理，生成发送报文，发出所述发送报文。


6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述接收通道包括：
接收引擎，分别连接外部设备的物理链路接口和所述协议共享模块，用于在接收所述外部设备向所述主机发送的接收报文，抽取所述接收报文的元数据，并根据所述元数据从所述协议共享模块中获取所述接收报文对应的第二数据连接信息，根据所述第二数据连接信息对所述接收报文进行拆包、校验处理，得到所述接收报文携带的接收数据。


7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：周思远，杨阳，周春云，王舒鹏，李镇，
申请(专利权)人：扬州万方电子技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32