[发明专利]加速处理iSCSI数据包的网络设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种网络设备，特别涉及一种加速处理iSCSI数据包的网络设 备。

背景技术

随着网络储存技术进步，网络储存变得非常流行。一种名为网络小型计算 机系统接口(internet Small Computer Systems Interface，iSCSI)的通讯协议标准 被IETF提出。iSCSI技术为一种实现网络储存的协议，可让多台计算机主机 的储存空间通过TCP/IP通讯协议串接而形成虚拟的网络磁盘(又称为iSCSI网 络磁盘)。iSCSI网络磁盘的特性为安装容易、成本低廉、以及拥有无限扩充虚 拟储存设备容量的扩充/备份能力，因此逐渐受到许多企业的青睐。

iSCSI是基于TCP/IP的通讯协议，其上层为小型计算机系统接口(Small Computer Systems Interface，SCSI)协议，下层则为TCP/IP及底层协定(Low Level Protocol，LLP)。图1A为公知的系统结构示意图。请参照图1A，发起通 讯的一方称为发起端(Initator)，而被联机的一方为目标端(Target)。发起端与目 标发端的系统结构相同，两者皆具有：小型计算机系统接口110a、网络小型 计算机系统接口120a、主机堆栈130a、网络卡硬件140a。当发起端的应用程 序发送数据读写请求后，发起端的小型计算机系统接口110a会生成对应的 SCSI命令(SCSI Command)，并通过其网络小型计算机系统接口120a先以一种 消息语义封装成指令描述区块(Command Descriptor Block，CDB)，再将此CDB 封装为协议数据单元(Protocol Data Unit，PDU)，然后再通过TCP/IP通讯协议 传送到目标端。目标端接收到PDU后亦会层层解析回SCSI命令内容，以触发 其设备执行SCSI命令。当SCSI命令执行完毕后，目标端回传指令响应 (Command Response)给发起端，其流程如同前述需层层封装SCSI命令为PDU 数据包。

近几年网络卡设备传输速度大幅提升，传输速度已由原本的10Mbps提升 到10Gbps的高速传输，硬件设备传输速率的提升连带使网络储存设备的存取 速度大幅提升。然而，网络储存设备的数据处理能力却成为整个网络储存设备 的效能瓶颈。图1B为公知的具有TCP卸载引擎(TCP Offload Engine，TOE)功 能的系统结构示意图。请参照图1B，当网络卡硬件140b收到数据包后，具有 TOE功能的韧体堆栈130b将数据包中的TCP内容(Payload)取出交给上层的小 型计算机系统接口110b、网络小型计算机系统接口120b处理。然而，这种TOE 技术虽然可通过网络卡硬件加速解析出TCP数据包内容，但是iSCSI协议部 分仍须由主机处理，处理及校验大量的PDU对主机来说仍是很大的工作压力， 甚至成为整个网络储存设备的效能瓶颈。

发明内容

鉴于上述网络储存设备的效能瓶颈问题，本发明所要解决的技术问题在于 提出一种加速处理iSCSI数据包的网络设备，通过在网络卡加入微处理器使网 络卡具有硬件TOE功能，并通过此网络卡来处理协议数据单元的标头与数据， 使主机端专注于执行SCSI指令而不必额外耗费运算资源来分析协议数据单 元，借以加快整体网络储存设备的数据包处理速度。

为实现上述目的，本发明的加速处理iSCSI数据包的网络设备包括主机端 以及网络卡端。主机端包括：联机指令描述区块队列、网络小型计算机系统接 口主机端管理模块、以及小型计算机系统接口模块。联机指令描述区块队列用 以队列储存接收的小型计算机系统接口命令；网络小型计算机系统接口主机端 管理模块接收SCSI命令，并回传对应的回应数据包；而小型计算机系统接口 模块则用以执行SCSI命令。网络卡端则包括：底层协议处理模块及微处理器。 底层协议处理模块用来接收或传递网络数据包；而微处理器则用来监听底层协 议处理模块所接收的网络数据包。在微处理器中，则又包括：协议数据单元描 述器、协议数据单元产生器、以及网络小型计算机系统接口网络卡管理单元。 协议数据单元描述器从接收的网络数据包解析输入协议数据单元，并将其区分 出第一档头及数据段；协议数据单元产生器，将响应数据包加入第二档头以产 生输出协议数据单元，并送交给底层协议处理模块；网络小型计算机系统接口 网络卡管理单元则读取第一文件头的指令描述区块，以判断指令描述区块的任 务，并通知网络小型计算机系统接口主机端管理模块执行此任务。