[发明专利]排队系统

说明书

排队系统。一种网元，包括：缓冲区地址控制电路，用于从所述网元外部的设备的存储器中的队列读取给定条目，所述队列至少具有第一条目和最后一个条目，所述给定条目包括所述存储器中的目的地址；输出电路，用于根据所述给定条目向所述存储器中的所述目的地址写入包含在从所述网元外部接收的分组中的数据；以及下一条目指定电路，用于通过以下方式指定下一条目：当所述给定条目不是第一队列中的所述最后一个条目时，将所述下一条目指定成所述第一队列中所述给定条目之后的条目，以及当所述给定条目是所述第一队列中的所述最后一个条目时，将所述下一条目指定成所述第一队列中的所述第一条目。还描述了相关的装置和方法。

技术领域

本发明总体上涉及输入输出排队系统，并且特别地但并不仅仅涉及异步输入输出排队系统。

背景技术

已知诸如交换机或网络接口控制器(NIC)等网元经由异步输入输出排队系统，例如，经由PCI或PCI-e接口等，与外部设备/主机进行通信。

发明内容

本发明在其某些实施方式中旨在提供改进的输入输出排队系统。

本发明的发明人认为，在现有异步输入输出排队系统中，特别是那些与网元(诸如交换机或网络接口控制器(NIC))一起使用的系统中，异步排队系统要求与网元通信的外部设备/主机(这些术语在本文可互换使用；本文还使用术语“网元外部的设备”)分配存储器用于接收和发送数据。此外，除了用于数据的存储器分配之外，外部设备一般需要分配存储器用于消息。

外部设备可以出于不同的目的而配置不同的队列，以便每个队列保持与给定目的相关的数据；这样的目的例如可以包括监控、IP管理、错误、隧道管理等。通常，主机通过保持队列来通知网络从何处读取以及向何处写入，所述队列的条目各自包括指针(地址)，该指针指示出要从中读取数据或向其写入数据的内部设备存储器中的适当位置。

在某些场景中，网络流量的一部分生成要向主机发送的事件；应当理解，因此，特别是如果网元实现高速网络，主机存储器消耗很高并且主机上分配的存储器很快填满。一旦主机上分配的存储器已满，为了接收更多来自网元的数据，主机(其可以是与网元封装在一起的处理器，或者可以是位于网元外部并且通过适当的通信机制，举非限制性示例而言，例如通过PCI-e与网元通信的处理器)需要分配更多的存储器用于接收进一步的数据以及用于发布新的存储器和控制描述符(亦即，需要分配存储器范围用于新的队列条目)。

在其中网元不向主机传递数据的情况下，如果主机中没有空闲存储器并且指向主机存储器中的缓冲区的新队列条目未被主机软件及时刷新，则保存在主机存储器中的缓冲区中的数据可能过时并且因此不相关，而最相关的数据则会由于缺乏适当资源而被网元丢弃或停滞。

本发明的发明人认为，有两个简单的选择来减少但并非解决上述问题。第一解决方案是使用更多/更大的缓冲区，并由此增加可由主机接收的数据量。第二选择是以更高的CPU负载为代价，更频繁地刷新主机存储器。在每种情况下，都需要付出大量成本(更多存储器、更高CPU负载)。

以下是对上述当前方法的特定实现的解释。运行于主机上的软件使用保持在接收数据队列(received data queue，RDQ)中的称为工作队列条目(work queue entry，WQE)的描述符来分配用于接收到的分组的存储器。每个WQE包括要向其写入或从中读取数据的主机设备中的物理存储器中的地址。

当网元具有要发送到主机的数据时，网元“消耗”来自适当RDQ的WQE，并且通过适当接口，举非限制性示例而言，例如PCI-e接口，向WQE中所指示的分配的存储器发送数据。在其中没有可用WQE的情况下，网元将会根据选定的机制运行：

有损–网元丢弃(抛弃)新信息(分组、来自分组的数据)。

无损–网元停滞(从设备到主机的)接收路径，直到新的WQE可用；如本领域中已知，这样的停滞可导致可能会在网络中传播的网络拥塞。