一种软硬件结合实现TCP乱序缓冲区管理的方法

摘要

本发明提供了一种软硬件结合实现TCP乱序缓冲区管理的方法。硬件负责乱序缓冲区的申请和使用，软件负责乱序缓冲区的释放，硬件网卡接收到乱序TCP报文后，申请乱序缓冲区，并通知软件TCP连接发生了乱序，接口库软件处理乱序TCP连接时，把乱序缓冲区串联到一个链表中，需要删除乱序缓冲区时，软件查找链表，并通知硬件释放缓冲区。本发明实现了大容量TCP乱序缓冲区管理，使TCP卸载系统可以在高速网络上进行乱序重排。

说明书

技术领域

本发明涉及网络数据处理领域，具体涉及一种软硬件结合实现TCP乱序缓冲区管理的方法。

背景技术

TCP卸载技术是把主机软件中的TCP/IP网络协议栈处理固化到网卡硬件中实现，以便降低系统cpu负载，增大网络IO带宽的技术。TCP卸载系统一般包括两部分功能，第一部分是TCP连接状态管理，用TCP连接表来维护每个TCP连接开始、数据传输、关闭的状态。第二部分是TCP数据管理，用来把乱序的TCP报文的数据进行重新排序，把TCP传输的数据提取出来提交给主机。

在硬件中进行TCP乱序重排时，需要使用缓冲区缓存乱序数据，需要复杂的乱序缓冲区管理机制，其中最重要的是乱序缓冲区的分配和释放。

一般TCP卸载系统中，硬件每次分配和释放乱序缓冲区都要多次访问板载内存，特别是释放缓冲区时，往往需要查找最老的缓冲区，受限于硬件的板载内存容量和专用芯片时钟频率，一般硬件系统难以实现高效的查找，导致不能对大容量的乱序缓冲区进行管理，难以满足高速网络的tcp乱序重排要求。

发明内容

本发明的目的是通过软件增强硬件的TCP乱序缓冲区管理能力，使TCP卸载系统支持大容量乱序缓冲区。

一种软硬件结合实现TCP乱序缓冲区管理的方法，包括以下步骤：

A、网卡接收到一个TCP连接的报文后，如果报文发生了乱序，则从板载内存中申请一个乱序缓冲区，用来对该连接的报文进行排序；

B、网卡在向软件传输该TCP连接的报文时，通过在报文的报头中设置一个标记，通知软件该连接发生了乱序，占用了一个乱序缓冲区；

C、接口库收到发生乱序的TCP连接的报文后，把该TCP连接串连到一个乱序TCP链表中，并对链表的最大容量进行维护；

D、当乱序TCP容量超过系统预设的阈值时，接口库软件从链表中找出一个需要释放的乱序TCP连接，通知硬件释放该连接的乱序缓冲区。

本发明的一种优选技术方案在于：

所述D步骤中软件查找需要释放的乱序缓冲区时，可以按最老连接，最少使用连接等方法选择，并通知释放该连接的乱序缓冲区。

本发明实现了大容量TCP乱序缓冲区管理，使TCP卸载系统可以在高速网络上进行乱序重排。

附图说明

图1是本发明系统组成结构图

具体实施方式

硬件中使用板载内存中的乱序缓冲区对乱序报文进行排序，在乱序缓冲区管理过程中，硬件负责乱序缓冲区的申请和使用。

软件在应用软件API接口库中，建立使用中的乱序缓冲区的链表，对乱序缓冲区进行管理，软件负责乱序缓冲区的释放。

实现方法和过程如下：

(1)硬件网卡接收到乱序TCP报文，申请乱序缓冲区。

硬件网卡接收到一个TCP连接的报文后，如果报文发生了乱序，则从板载内存中申请一个乱序缓冲区，用来对该连接的报文进行排序。

(2)硬件网卡通知软件TCP连接发生了乱序。

硬件在向软件传输该TCP连接的报文时，通过在报文的报头中设置一个标记，通知软件该连接发生了乱序，占用了一个乱序缓冲区。

(3)接口库软件处理乱序TCP连接，通知硬件释放缓冲区。

接口库收到发生乱序的TCP连接的报文后，把该TCP连接串连到一个乱序TCP链表中，并对链表的最大容量进行维护，当乱序TCP容量超过系统预设的阈值时，接口库软件从链表中找出一个需要释放的乱序TCP连接，比如最老的连接或最少使用的连接，通知硬件释放该连接的乱序缓冲区。