网络接口及其缓冲区控制方法技术

本发明专利技术提供一种抑制网络接口中的存储器瓶颈导致的性能降低的网络接口及其缓冲区控制方法。网络接口包括处理器、存储器以及处理器与存储器之间的高速缓存。处理器在存储器中确保用于存储传输数据的多个缓冲区，并管理多个缓冲区的空闲缓冲区的分配顺序。处理器使在数据传输后被释放的缓冲区返回到比分配顺序的预定位置靠前的位置。的预定位置靠前的位置。的预定位置靠前的位置。

【技术实现步骤摘要】
网络接口及其缓冲区控制方法


[0001]本专利技术涉及网络接口。

技术介绍

[0002]例如作为一个例子，信息系统以及存储系统由运行用户应用等的服务器系统、提高保存的数据的管理、可靠性的存储控制器、和存储有多个存储、保持在服务器系统中利用的数据的驱动器的驱动箱构成。
[0003]存储系统接收来自服务器系统的请求，例如在读取请求的情况下，存储控制器从驱动箱内的驱动器读出数据，向服务器系统进行数据传输。
[0004]以往，特别是企业产品的存储控制器的前端网络的主流是FC(Fibre Channel，光纤通道)网络，后端网络的主流是SAS(Serial Attached SCSI，串行连接SCSI)网络，一般是驱动箱为JBOD(Just a Bunch Of Disks，磁盘簇)，在驱动箱的插槽中搭载多个存储数据的SAS/SATA驱动器。
[0005]近年来，为了提高存储系统的性能，作为高性能的驱动器的SSD(Solid State Drive，固态驱动器)等闪存驱动器的采用不断发展，为了访问闪存驱动器而最佳的NVMe(Non
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Volatile Memory Express，非易失性快速存储器)协议被标准化，进而，面向后端网络的驱动器连接的高扩展性，出现了能够在因特网协议(IP)上使用NVMe协议的NVMe
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oF(NVMe over Fabrics)标准。
[0006]另外，在前端网络中，应用该NVMe
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oF，将从服务器系统经由存储控制器到驱动箱为止的连接全部NVMe
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oF化的End
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to
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End
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NVMe
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oF的想法正在扩大，出现了与NVMe
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oF对应的搭载有闪存驱动器的驱动箱(FBOF：Fabric
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attached Bunch of Flash)、将多个存储控制器通过网络连接的可组合存储装置(Composable Storage)，在企业存储的领域中IP连接的灵活运用正在扩大。
[0007]由于网络的高速化、新协议的出现(NVMe
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oF等)，在企业存储系统中，也要求网络接口的高速化、多协议对应。以往，使用存储控制器上的CPU，或者按每个协议卸载到专用硬件来对应多个协议。例如，美国专利第9100349号公开了通过搭载了以太网和FC的协议芯片双方的NIC(Network Interface Card：网络接口卡)以1台对应多个协议的技术。
[0008]但是，存储控制器上的CPU的使用存在该CPU资源在协议处理中被消耗的问题。搭载了协议处理专用ASIC的通道板(Channel Board，CHB)需要针对每个协议开发专用ASIC，难以及时地支持协议。
[0009]与此相对，网络接口装置也有变化，出现了内置通用处理器、存储器，使操作系统运行，在此基础上使软件运行，进行网络协议的处理的SmartNIC。在SmartNIC中，例如能够使与在服务器系统上运行那样的操作系统相同的操作系统运行，能够使在此利用的软件协议栈、应用等运行。由于能够对处理进行软件实现，因此能够灵活地对应多个协议、新协议的快速对应、协议处理的更新。
[0010]专利文献1：美国专利第9100349号

技术实现思路

[0011]通过使用安装有通用CPU和存储器的NIC即SmartNIC对协议处理进行软件实现，能够灵活地对应多个协议，并且从存储控制器卸载协议处理负荷。
[0012]但是，SmartNIC由于用于搭载于存储控制器的板面积的制约、存储控制器的接口的电力限制的制约，所搭载的存储器芯片的种类、搭载张数以及布线存在限制。
[0013]例如，在如iSCSI、NVMe TCP那样，通过TCP/IP数据包传输数据，暂时在SmartNIC的存储器上数据包中需要多次存储器访问处理的协议中，有可能无法实现达成所需的存储器性能的结构。因此，存在存储器成为性能的瓶颈而无法得到所希望的性能的可能性。
[0014]本专利技术的代表性的实施方式的网络接口包括处理器、存储器以及所述处理器与所述存储器之间的高速缓存(Cache)。所述处理器在所述存储器中确保用于存储传输数据的多个缓冲区，管理多个所述缓冲区的空闲缓冲区的分配顺序，使在数据传输后被释放的缓冲区返回到所述分配顺序的预定位置之前。
[0015]根据本专利技术的代表性的实施方式，能够抑制网络接口中的存储器瓶颈导致的性能降低。上述以外的课题、结构以及效果通过以下的实施方式的说明而变得明确。
附图说明
[0016]图1是表示信息处理系统的结构例的图。
[0017]图2是表示网络接口的结构例的图。
[0018]图3是表示网络接口的程序结构的图。
[0019]图4是表示存储接口的程序的关系的一例的图。
[0020]图5是说明网络接口与主机收发指令和数据的处理的概要的图。
[0021]图6A是说明数据传输的几个方式的图。
[0022]图6B是说明数据传输的几个方式的图。
[0023]图7表示缓冲区列表的结构例。
[0024]图8A表示包含在缓冲区列表中的缓冲区列表管理信息。
[0025]图8B表示缓冲区条目所保持的信息。
[0026]图9表示缓冲区管理表的结构例。
[0027]图10表示目标网络接口的处理流程的例子。
[0028]图11表示启动器的网络接口的处理流程例。
[0029]图12表示缓冲区控制处理例的流程图。
[0030]图13表示缓冲区列表判定处理例的流程图。
[0031]图14是缓冲区控制处理例的流程图。
[0032]图15表示缓冲区列表判定步骤中的处理例的流程图。
[0033]图16表示最大活动数判定处理例的流程图。
[0034]图17表示其他最大激活数判定处理例的流程图。
[0035]图18表示其他最大激活数判定处理例的流程图。
[0036]附图标记说明
[0037]100服务器系统、101存储装置、102存储控制器、104网络接口、201主机总线、200网络路径、202数据处理单元、208存储器、208存储器控制器、203网络控制器、204处理器、
205DMA控制器、206高速缓存、241处理器核、301网络控制器驱动器、303协议处理、305指令处理、307DMA控制、304主机队列控制、306缓冲区控制、307DMA控制、371内部发送队列、372内部接收队列、401主机发送队列、402主机接收队列、400主机、450远程站点、700
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702缓冲区列表、703缓冲区条目、750缓冲区列表管理信息、770缓冲区管理表。
具体实施方式
[0038]以下，基于附图对实施方式进行说明。另外，以下的记载和附图是用于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种网络接口，其特征在于，包括：处理器；存储器；以及所述处理器与所述存储器之间的高速缓存，所述处理器进行如下处理：在所述存储器中确保用于存储传输数据的多个缓冲区；管理多个所述缓冲区的空闲缓冲区的分配顺序；以及使在数据传输后被释放的缓冲区返回到所述分配顺序的预定位置之前。2.根据权利要求1所述的网络接口，其特征在于，所述处理器使所述被释放的缓冲区返回到所述分配顺序的开头位置。3.根据权利要求1所述的网络接口，其特征在于，所述处理器在所述存储器中确保多个缓冲区组，多个所述缓冲区组的各缓冲区组由相同尺寸的多个缓冲区构成，多个所述缓冲区组具有彼此不同的缓冲区尺寸，所述处理器在传输数据大小为所述不同的缓冲区尺寸的最大缓冲区尺寸以下的情况下，选择所述传输数据大小以上的缓冲区尺寸内的最小缓冲区尺寸的缓冲区组，以存储所述传输数据。4.根据权利要求1所述的网络接口，其特征在于，所述处理器基于使用中缓冲区量，判定有无针对新的传输数据的缓冲区分配。5.根据权利要求3所述的网络接口，其特征在于，在所述传输数据大小大于所述最大缓冲区尺寸的情况下，所述处理器确保所述传输数据大小以上的新的缓冲区区域。6.根据权利要求3所述的网...

【专利技术属性】
技术研发人员：横井伸浩，井原央翔，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：