【摘要】： 隨著Internet鏈路速率迅速提高,高速網(wǎng)絡(luò)接口卡在高性能服務(wù)器中得到廣泛應(yīng)用。為提高I/O效率,減輕服務(wù)器CPU負(fù)擔(dān),高速網(wǎng)絡(luò)接口卡常采用DMA(Direct Access to Memory)機(jī)制與主機(jī)進(jìn)行通信。DMA引擎(DMA engine)是實(shí)現(xiàn)DMA工作方式的功能部件,它負(fù)責(zé)在主機(jī)與網(wǎng)絡(luò)接口卡之間交互數(shù)據(jù),并產(chǎn)生數(shù)據(jù)接收中斷和發(fā)送中斷。 本文的主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)包括: (1)詳細(xì)分析了DMA引擎接收和發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)文的過程,并闡述了其核心機(jī)制:中斷機(jī)制和描述符機(jī)制; (2)建立了DMA引擎發(fā)送和接收過程的性能分析模型。提出了DMA引擎接收停頓和驅(qū)動(dòng)程序發(fā)送停頓的概念。基于此,量化分析了影響DMA性能的相關(guān)參數(shù)的關(guān)系; (3)實(shí)現(xiàn)了10G TOE網(wǎng)絡(luò)接口卡中的高速DMA引擎。實(shí)際測試結(jié)果表明,DMA引擎的設(shè)計(jì)和功能是正確而有效的; (4)針對接收活鎖問題,從DMA引擎設(shè)計(jì)的角度出發(fā),提出了一種避免接收活鎖問題的方案; (5)提出了一種基于多隊(duì)列描述符的DMA引擎。通過這種DMA引擎可以大幅度改善DMA引擎的接收性能。 綜上所述,本文針對DMA引擎的設(shè)計(jì)進(jìn)行了一系列的研究,研究成果對于高速網(wǎng)絡(luò)接口卡的設(shè)計(jì)具有重要的指導(dǎo)意義。
【圖文】：

隨著網(wǎng)絡(luò)帶寬的迅猛發(fā)展，萬兆以太網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)開始部署應(yīng)用。因此，，我們設(shè)計(jì)的 TOE 網(wǎng)絡(luò)接口卡定位為萬兆以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)接口卡，部分功能指標(biāo)如表 4.1。表 4.1 TOE 網(wǎng)絡(luò)接口卡的功能指標(biāo)名稱 指標(biāo)網(wǎng)絡(luò)接口 10G 以太網(wǎng) LAN/WANI/O 總線 PCI Express 總線支持 Linux 內(nèi)核 Linux 2.4.6 以上支持卸載 TCP 流條數(shù) 1024 以上網(wǎng)絡(luò)接口卡通常通過 I/O 總線與主機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行連接。I/O 總線的選擇對于網(wǎng)絡(luò)接口卡性能影響很大，有時(shí)甚至成為限制其性能的決定因素。在 10Gb/s 高速 TO網(wǎng)絡(luò)接口卡設(shè)計(jì)中，傳統(tǒng) PCI 總線由于其帶寬小不被采用，而 PCI Express 帶寬最大可以支持 16GB/s，因此我們選擇 PCI Express 作為 TOE 網(wǎng)絡(luò)接口卡與主機(jī)的接口。PCI Express 是用來互連諸如計(jì)算和通信平臺應(yīng)用中外圍設(shè)備的第三代高性能I/O 總線[7]。PCI Express 的典型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖 4.2 所示。PCI Express 系統(tǒng)主要組件包括一個(gè)根聯(lián)合體（Root Complex）、若干交換器（Switch）和端點(diǎn)設(shè)備（EndPoint）

圖 4.6 寫周期時(shí)序圖2，寄存器讀的時(shí)序參見圖 4.7各模塊不斷監(jiān)聽 cs 信號，當(dāng) cs、wrb 讀信號有效時(shí)被選中的模塊讀出 addr 所指示的數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)總線 RD 同時(shí)將 RDYB 信號置為低，表明寄存器讀完成。讀取總線上的數(shù)據(jù)后，片選信號和 WRB 信號置為高，檢測到片選信號無效后RDYB 信號置為高表明此時(shí)總線 D 上的數(shù)據(jù)無效，寄存器讀操作結(jié)束。圖 4.7 讀周期時(shí)序圖DMA 引擎模塊進(jìn)行讀請求的數(shù)據(jù)類型共有三類，分別是接收描述符、發(fā)送描述符以及需發(fā)送的數(shù)據(jù)報(bào)文。DMA 引擎模塊進(jìn)行寫請求的數(shù)據(jù)類型共有兩類，分別是回寫的接收描述符以及接收的數(shù)據(jù)報(bào)文。
【學(xué)位授予單位】：國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2006
【分類號】：TP334.7

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 陳維良,趙俊超,魏少軍;TCP/IP協(xié)議的ASIC設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J];微電子學(xué);2002年02期

本文編號：2621651