[发明专利]一种针对多核处理器动态分组管理的Receive-side Scaling电路

说明书

本发明公开了一种针对多核处理器动态分组管理的Receive‑side Scaling电路，包括TCP/IP头提取模块、Hash_Function模块、Hash_Mask模块、间接表查询模块、CPU_Result计算模块和RSS寄存器模块，TCP/IP头提取模块连接有用于完成数据帧的封装、解封、发送和接收功能的MAC模块，CPU_Result计算模块连接有用于将数据帧分配到不同的接收队列的RQP模块，RSS寄存器模块分别与TCP/IP头提取模块、Hash_Function模块、Hash_Mask模块、间接表查询模块和CPU_Result计算模块连接。有效解决了多核处理器系统中CPU核的动态分组管理，从而使得负载大的CPU核能够即时关闭，动态地调节了数据接收时的处理性能，使网络吞吐达到最高状态。

技术领域

本发明属于计算机网络技术领域，具体涉及一种针对多核处理器动态分组管理的Receive-side Scaling电路，尤其适用于需要根据系统负载和网络处理性能平衡网络数据吞吐率的多处理器系统，如服务器、测控系统中心机和Linux多核平台等。

背景技术

目前在主流的以太网控制器中，都使用了Receive-side Scaling(RSS，接收端调控)技术，这主要是因为RSS技术相对来说较成熟，且具有很好的软件兼容性。

现有的RSS技术通过对接收到的数据报文进行分析处理，解析出报文中的IP源地址和目的地址(IPV4或IPV6)、TCP源端口和目的端口，然后根据hash_type和hash_key值计算出hash_rusult，根据该值的低位将数据包处理任务分配给系统对应的CPU核，如果需要在多处理器系统之间平衡网络数据吞吐率，则需要对hash_rusult的低位值加上Base_CPU_Number作为最终数据包的处理器核，但是Base_CPU_Number是通过软件的方式实现，当通讯一段时间需要对网络负载能力进行平衡时，则需要断电之后重新配置然后上电再运行，不能实现系统所有CPU核的动态分组管理，从而无法使得接收到的数据能够实时地得到最空闲CPU核的处理及提高CPU核对网络数据的处理能力，也无法使网络吞吐达到最高状态。

源于RSS服务的网络数据阻塞原因分析方法中，通过中断服务例程的方式对不同的CPU核进行了划分，从而使得网卡和其驱动程序提供了在不同CPU核上分配处理DPCs的功能，所有运行在CPU核中的接收线程由接收数据中断驱动，并且接收端调节设计确保处理某一方面停留在指定的CPU核上，但是其还是存在以下缺陷：

1、无法根据网络负载的能力实现对CPU核动态调整；

2、无法实现对CPU核的分组管理，从而将负载能力较高的CPU核关闭。

基于Linux多核平台的高性能报文采集系统的研究与设计中，通过CPU核的硬亲和性绑定线程从而实现将接收的报文分发散列到固定的处理单元进行并行处理，从而达到提高系统吞吐量的目的，这种方法存在的缺陷：

1、Toeplita_Hash函数得到的哈希值决定报文被分配到哪一个队列，但是Toeplita_Hash的初始化值是上电之后配置且无法修改，因此无法实现对数据包的动态平衡处理；

2、当某些CPU核的负载达到上限时无法对其进行动态关闭，从而导致数据包的丢弃。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种针对多核处理器动态分组管理的Receive-side Scaling电路，实现了对现有RSS的兼容，同时通过配置寄存器动态的设置Base_CPU_Number值，使得接收到的数据包能够实时地得到最空闲CPU组的处理。

本发明采用以下技术方案：