[发明专利]一种高性能无阻塞数据发送方法及装置

说明书

本发明公开了一种高性能无阻塞数据发送方法及装置，其中装置包括多并发空间长度记录缓冲池、多并发数据缓冲池和仲裁模块，其中，多并发空间长度记录缓冲池负责记录、更新每一条连接的数据缓冲池剩余空间，多并发数据缓冲池负责缓存未发送的数据以及未收到正确应答的数据，仲裁模块负责对空间长度记录缓冲池不同触发事件进行仲裁。本发明提供的一种高性能无阻塞数据发送方法及装置，利用多并发空间长度记录缓冲池、多并发数据缓冲池、TOE通过维护多并发数据长度记录缓冲池记录各个并发连接的数据缓冲区剩余空间，用户层通过查询的方式获得连接数据缓冲区剩余容量，避免因发送大量数据导致TOE发生拥塞。

技术领域

本发明涉及数据传输领域，尤其涉及一种高性能无阻塞数据发送方法及装置。

背景技术

TCP/IP协议(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)是一种面向连接的、可靠的传输层通信协议，在网络通信中被广泛使用。随着网络技术的迅速发展，网络带宽越来越大，处理TCP/IP协议给主机的中央处理器带来了严重负担。为了解决CPU开销处理协议开销过大的问题，TCP/IP卸载引擎技术(TCP/IP Offload Engine,TOE)由此诞生。TOE技术将部分或全部TCP/IP协议卸载到硬件中，以此减轻CPU负担。

在现有的研究文献中，很多都是采用PCIE接口来实现主机和TOE的交互，完成网络数据的接收与发送。石华等在“基于FPGA的万兆以太网TCP/IP卸载引擎与硬件系统设计[D].华东师范大学,2020.”中采用PCIE来实现TOE与主机的数据交互，用户层将数据流以TLP包的形式发送到DDR存储器。虽然采用PCIE方式进行数据交互有着速度快扩展灵活的特点，但是该种方式诸多寄存器配置、TLP包解析等会带来较大的延迟。刘培东等在“面向嵌入式系统的实时信号通道技术研究[D].浙江大学,2021.”中同样采用PCIE来实现数据的交互，但是这种方法应用层不能知晓TOE的剩余空间容量，难以做到及时的流量控制，容易导致数据发送拥塞产生丢包现象。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是针对现有的数据发送方法存在的传输延迟、难以控制流量，导致数据发送拥塞丢包等现象。本发明提供了一种高性能无阻塞数据发送方法及装置，利用多并发空间长度记录缓冲池、多并发数据缓冲池、TOE通过维护多并发数据长度记录缓冲池记录各个并发连接的数据缓冲区剩余空间，用户层通过查询的方式获得连接数据缓冲区剩余容量，避免因发送大量数据导致TOE发生拥塞。

为实现上述目的，本发明提供了一种高性能无阻塞数据发送方法，包括以下步骤：

TOE的后级数据处理模块建立连接后，将新建连接并发号放入建链队列中，触发建链事件；

多并发空间长度记录缓冲池从建链队列中取走新建连接并发号，并将多并发空间长度记录缓冲池中新建连接并发号的长度更新为连接数据缓冲区的大小；

应用层有待发送数据时，发送数据对应连接的并发号至多并发空间长度记录缓冲池，触发查询时间，多并发空间长度记录缓冲池返回当前连接缓冲区剩余容量至应用层；

应用层将不大于缓冲区剩余容量的数据发送至多并发数据缓冲池，将不大于缓冲区剩余容量的数据的数据长度以及并发号发送给多并发空间长度记录缓冲池，触发写入事件；

多并发数据缓冲池收到写入数据的并发号以及数据长度后，根据长度信息减少多并发空间长度记录缓冲池中并发号记录的剩余空间容量；

TOE收到正确的确认应答序列号后，后级数据处理模块将并发号以及确认的数据长度放入应答队列中，触发应答事件；

多并发空间长度记录缓冲池从应答队列中取出并发号、确认的数据长度，增加多并发空间长度记录缓冲池中对应并发号记录的剩余空间容量。