基于通信与计算分离的高性能处理系统和方法、存储介质技术方案

本申请公开了基于通信与计算分离的高性能处理系统和方法、存储介质，本申请的系统包括TOE节点、PCIe交换节点、CPU节点；所述TOE节点用于系统对外的TCP或IP通信，以及将TCP或IP数据终端化；所述PCIe交换节点用于通过DMA方式将应用层数据运送到软件的用户缓冲区；所述CPU节点用于运行基于应用的功能软件，完成系统的应用计算功能。本申请能够提高整个系统的处理性能，降低对CPU的处理能力占用，是一种工程中切实可行的高性能处理系统构建方案。程中切实可行的高性能处理系统构建方案。程中切实可行的高性能处理系统构建方案。

【技术实现步骤摘要】
基于通信与计算分离的高性能处理系统和方法、存储介质


[0001]本申请涉及数据处理领域，尤其是基于通信与计算分离的高性能处理系统和方法、存储介质。

技术介绍

[0002]当前常见的数据处理系统以CPU+以太交换+接口芯片的方式进行构建。其中接口芯片负责系统对外部的通信，构成系统对外的统一出入口。CPU节点完成以太网接口，通过软件TCP/IP协议栈进行数据的收发，同时对相应的数据依据应用场景进行应用计算。以太网交换负责整个系统各个节点间的互联。为了到达端到端可靠传输数据的目的，通信协议通常采用基于TCP/IP协议。
[0003]以上模型基于成熟的以太网交换技术和TCP/IP技术进行构建，可以满足一定的应用需要。然而，随着通信技术的发展，通信带宽急剧增长，数据负载海量增加，该模型的缺点越来越明显，无法适应当前的高性能处理需要。具体表现为：
[0004](1)过内核软件TCP/IP协议栈处理包数据，尤其是TCP/IP协议各层校验和计算、TCP协议的反复交互、差错控制与超时传输等频繁重复的处理需求，带来CPU沉重的协议处理压力，尤其在高吞吐、高并发应用场景下，协议栈处理将极大占用CPU的处理能力。并且由于软件处理时延的不确定性，随着负载量增大，将进一步恶化处理时延。
[0005](2)基于操作系统内核的处理模型，会使整个系统具有高中断率、内存间数据重复拷贝、应用程序上下文频繁切换等问题，进一步恶化CPU的处理性能。
[0006](3)由于通信中各个节点之间一般采用TCP/IP协议进行通信，每个节点都需要进行TCP/IP的接收与发送处理，增加了整个系统的处理冗余。
[0007]因此，相关技术存在的上述技术问题亟待解决。

技术实现思路

[0008]本申请旨在解决相关技术中的技术问题之一。为此，本申请实施例提供基于通信与计算分离的高性能处理系统和方法、存储介质，能够提高系统的处理性能，降低对CPU的处理能力占用。
[0009]根据本申请实施例一方面，提供基于通信与计算分离的高性能处理系统，所述系统包括：TOE节点、PCIe交换节点、CPU节点；
[0010]所述TOE节点用于系统对外的TCP或IP通信，以及将TCP或IP数据终端化；
[0011]所述PCIe交换节点用于通过DMA方式将应用层数据运送到软件的用户缓冲区；
[0012]所述CPU节点用于运行基于应用的功能软件，完成系统的应用计算功能。
[0013]在其中一个实施例中，所述TOE节点用于系统对外的TCP或IP通信，包括：
[0014]所述TOE节点解析应用层数据并发送给PCIe总线进行内部通信；
[0015]所述TOE节点接收PCIe总线发送的数据，承载TCP/IP协议，并将PCIe总线发送的数据发送到外部网络上。
[0016]在其中一个实施例中，所述TOE节点将应用层数据通过PCIe总线运送到对应的内存空间中。
[0017]在其中一个实施例中，所述PCIe交换节点通过DMA方式将应用层数据运送到软件的用户缓冲区，包括：
[0018]所述PCIe交换节点将应用层数据通过PCIe总线运送到对应的软件的用户缓冲区。
[0019]在其中一个实施例中，所述系统的处理任务包括计算任务和通信任务，所述计算任务由所述CPU节点以及功能软件计算完成，所述通信任务由硬件完成。
[0020]根据本申请实施例一方面，提供基于通信与计算分离的高性能处理方法，所述方法包括：
[0021]对外进行TCP或IP通信，将TCP或IP数据终端化；
[0022]通过DMA方式将应用层数据运送到软件的用户缓冲区；
[0023]运行基于应用的功能软件，完成系统的应用计算功能。
[0024]在其中一个实施例中，所述对外进行TCP或IP通信，包括：
[0025]解析应用层数据并发送给PCIe总线进行内部通信；
[0026]接收PCIe总线发送的数据，承载TCP/IP协议，并将PCIe总线发送的数据发送到外部网络上。
[0027]在其中一个实施例中，所述方法还包括：
[0028]将应用层数据通过PCIe总线运送到对应的内存空间中。
[0029]在其中一个实施例中，通过DMA方式将应用层数据运送到软件的用户缓冲区，包括：
[0030]将应用层数据通过PCIe总线运送到对应的软件的用户缓冲区。
[0031]根据本申请实施例一方面，提供存储介质，所述存储介质存储有处理器可执行的程序，所述处理器可执行的程序被处理器执行时实现如权利要求6
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9中任一项所述的基于通信与计算分离的高性能处理方法。
[0032]本申请实施例提供的基于通信与计算分离的高性能处理系统和方法、存储介质的有益效果为：本申请的系统包括TOE节点、PCIe交换节点、CPU节点；所述TOE节点用于系统对外的TCP或IP通信，以及将TCP或IP数据终端化；所述PCIe交换节点用于通过DMA方式将应用层数据运送到软件的用户缓冲区；所述CPU节点用于运行基于应用的功能软件，完成系统的应用计算功能。本申请能够提高整个系统的处理性能，降低对CPU的处理能力占用，是一种工程中切实可行的高性能处理系统构建方案。
[0033]本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
[0034]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0035]图1为现有的数据处理系统架构示意图；
[0036]图2为本申请实施例提供的基于通信与计算分离的高性能处理系统架构示意图；
[0037]图3为本申请实施例提供的基于通信与计算分离的高性能处理方法流程图。
具体实施方式
[0038]为了使本
的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
[0039]本申请的说明书和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0040]在本文中提及“实施例”意味着，结合实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于通信与计算分离的高性能处理系统，其特征在于，所述系统包括：TOE节点、PCIe交换节点、CPU节点；所述TOE节点用于系统对外的TCP或IP通信，以及将TCP或IP数据终端化；所述PCIe交换节点用于通过DMA方式将应用层数据运送到软件的用户缓冲区；所述CPU节点用于运行基于应用的功能软件，完成系统的应用计算功能。2.根据权利要求1所述的基于通信与计算分离的高性能处理系统，其特征在于，所述TOE节点用于系统对外的TCP或IP通信，包括：所述TOE节点解析应用层数据并发送给PCIe总线进行内部通信；所述TOE节点接收PCIe总线发送的数据，承载TCP/IP协议，并将PCIe总线发送的数据发送到外部网络上。3.根据权利要求1所述的基于通信与计算分离的高性能处理系统，其特征在于，所述TOE节点将应用层数据通过PCIe总线运送到对应的内存空间中。4.根据权利要求1所述的基于通信与计算分离的高性能处理系统，其特征在于，所述PCIe交换节点通过DMA方式将应用层数据运送到软件的用户缓冲区，包括：所述PCIe交换节点将应用层数据通过PCIe总线运送到对应的软件的用户缓冲区。5.根据权利要求1所述的基于通信与计算分离的高性能处理系统，其特征在于，所述系统的处理任务包括计算任务和通...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建军，杨少波，耿世磊，余军，赵洋，范建超，
申请(专利权)人：珠海高凌信息科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：