[发明专利]用于确定计算机网络上的通信路径的设备和方法

说明书

技术领域

本发明涉及在计算机网络上选择最优通信路径。更具体地，本发明涉及一种以操作在无限带宽(InfiniBand)网络的计算机和操作在非无限宽带(non-InfiniBand)网络的计算机配置的计算机网络，以及一组协议用以确定用于在计算机之间发送消息的最优网关。

背景技术

比如系统总线的输入/输出(I/O)网络被处理器用来与比如网络适配器的外设设备进行通信。然而，在普通I/O网络架构中的限制——比如外设组件接口(PCI)总线，制约了计算机的整体性能。因此，已经引进了新型的I/O网络。

已知一种类型的I/O网络，其也被称作无限带宽网络，此后称作IB。无限带宽是一种I/O架构和用于处理器和I/O设备之间数据传输的规范。与并行发送数据——也就是在PCI中用于发送数据的结构——相反，IB串行地发送数据并且能够在复用信号中同时承载多个数据信道。IB网络完全使用零个或多个路由器取代了分组交换网络中计算机现有的PCI或其他总线。图1是基于IB架构的系统区域网络的现有技术框图(100)。该IB网络被分解为单独的自治管理单元，其中每个都包含多个IB节点，被叫做子网。如图所示，存在六个节点，节点0(102)、节点1(104)、节点2(106)、节点3(108)、节点4(110)和节点5(112)，它们通过包括三个交换机——交换机0(122)、交换机1(124)和交换机2(126)——的组织(120)被互连。每个节点都通过信道适配器连接到该组织(120)。IB规范将信道适配器分为两类，主信道适配器(HCA)和目标信道适配器(TCA)。HCA是用于将该IB结合到操作系统的接口。TCA出现在I/O设备上，比如RAID子系统。如图1所示，节点2(106)、节点3(108)和节点5(112)代表外设设备并且分别包括三个TCA(136)、  (138)和(142)。同样，节点0(102)、节点1(104)和节点4(110)代表操作系统并且分别包括HCA(132)、(134)和(140)。此外，在这个所示例子中，每个信道适配器可具有一个或多个端口。具有一个以上端口的信道适配器可被连接到多个交换机端口。例如，信道适配器(140)具有至少两个端口，第一端口被连接到交换机0(122)，而第二端口被连接到交换机1(124)。因此，如图所示，在IB架构中可利用源和目的之间的多条路径，因此有益于性能和可靠性。

IB组件在初始化期间被分配以全球标识符(GID)。该GID被用来在IB子网内部和IB子网之间唯一地识别目标组件。路由器可被提供用来互连两个或更多的子网以形成较大的系统区域网络。类似于IB交换机，IB路由器在它们的端口之间转发分组。路由器和交换机之间的区别是路由器被用来互连两个或更多的子网以形成较大的多域系统区域网络。在一个子网内部，每个端口都被分配称做本地识别符(LID)的唯一识别符。交换机利用这些LID以将分组从源路由到目的地，而路由器利用GID以在域之间路由分组。

为了在该IB架构上使一个应用与另一个应用通信，必须首先创建包括队列对的工作队列，队列对是这样的一对队列——一个队列用于发送请求而另一个队列用于接收请求。为了使该应用执行操作，必须放置工作队列元素(WQE)在工作队列中。之后，该操作被拾起以由信道适配器来执行。因此，工作队列形成在应用和信道适配器之间的媒介。

通过具有多条路径可用于在节点之间发送数据，该组织能够以通信信道的全容量来实现传送速率，于是避免了可能出现在共享总线架构中的堵塞问题。

远程直接存储器访问(RDMA)是使用在IB中的通信技术，其允许数据从一个计算机的存储器被发送到另一个计算机的存储器而不需要经过任何一个设备的CPU，也不需要大量缓冲，而且不需要调用操作系统内核。通过RDMA，数据可以被更快地传送，因为其不需要经过CPU。尽管在IB架构中支持RDMA，但是并不是在所有网络之间都被普遍支持RDMA。存在这种情况，非IB网络上的计算机正在与IB网络上的计算机进行通信，并且两个计算机之间的通信被担保。这种通信利用IB和非IB网络之间的网关来在两个网络之间传送数据分组。网关是充当到另一个网络的入口的节点。已知在现有技术中网关能够支持IB网络和非IB网络之间的RDMA数据传送。然而，可用于确定在这种情况下的数据传送的最优路径的现有技术解决方案非常复杂而且代价高。因此，需要与IB网络进行通信的有效地确定最优通信路径的解决方案和在RDMA配置的网关和普通网关之间的数据传输技术，比如IPoIB。

发明内容