[发明专利]网络分组的SIMD处理

说明书

背景技术

网络使得计算机和其他设备能够通信。例如，网络可承载代表视频、音频、电子邮件等的数据。典型地，跨网络发送的数据被划分为较小的被称为分组的消息。打个比方，分组非常像你丢在信箱中的信封。分组典型地包括“有效载荷”和“报头”。分组的“有效载荷”类似于信封中的信件。分组的“报头”非常像写在信封本身上的信息。报头可包括帮助网络设备适当地处理该分组的信息。例如，该报头可包括识别该分组的目的地的地址。

在到达其目的地之前，给定的分组可以“跳”过很多不同的中间网络转发设备(例如“路由器”、“网桥”和/或“交换机”)。这些中间设备通常执行各种分组处理操作。例如，中间设备通常执行分组分类，以确定如何向其目的地进一步地转发分组或确定要提供的服务的质量。

处理分组生成了各种计算负担。例如，在中间节点上，需要为每个分组制定转发或过滤决策。大量的网络业务使得对于分组的快速处理极其重要。同样地，分组处理在分组的目的地处消耗处理资源，其中分组的有效载荷被“卸载”并被重新组装成用于应用的数据流。随着速度增加，处理网络业务的负担可抢夺处理器资源的应用。

附图说明

图1是示出了使用SIMD(单指令/多数据)指令处理分组的图示。

图2是示出了一组分组向量的图示。

图3是示出了由变换后的分组数据形成的向量的图示。

图4是示出了使用SIMD指令的传输操作的图示。

具体实施方式

很多处理器提供单指令/多数据(SIMD)指令。例如，英特尔的IA(英特尔架构)处理器提供了被称为“单指令多数据流扩展”(SSE)的指令集。SIMD指令在元素向量中的每个元素上同时执行相同操作。例如，单个SIMDADD指令可对向量中的一组不同数字的每一个加上某个数字。SIMD指令典型地包括基本布尔、算术和比较操作。

由于绝大多数分组经历相同的操作，SIMD指令可被用于加速网络分组的处理。例如，在终端节点处，每个封装着传输控制协议(TCP)片段的网际协议(IP)数据报都经历验证(例如，校验和的验证)和重新组装以将有效载荷重新排序为原始传输的数据流。类似地，在跨越网络的途中，查找过程可为每个接收到的以太网帧或IP数据报确定转发信息。

图1描述了样本系统，其使用SIMD指令处理多个网络分组的向量。通过并行地在每个网络分组上操作，当与依次对每个分组进行串行处理相比时，该SIMD指令可提供吞吐量的可观增加。

更详细地，图1描绘了一种系统，其包括网络接口控制器100(NIC)，所述网络接口控制器100代表主机平台102接收分组。典型地，NIC100包括接口(例如，xMII[媒体独立接口或XAUI[附件单元接口])，其连接PHY(例如，无线，光学或有线物理层设备)至介质访问控制器(MAC)。NIC典型地包括DMA(直接存储器访问)引擎以将数据传输至主机平台102存储器/从主机平台102存储器传输数据。NIC可为分立部件，集成在主板上，和/或在也集成了处理器或处理器核的管芯上。此外，某个NIC的功能可被实施为由处理器核执行的程序指令。NIC架构变化很大，例如，一些特征卸载引擎，可编程处理器，和/或分组处理硬件辅助电路。

主机平台102可包括典型的部件，例如存储器，芯片组等，不过计算架构变化很大。如图所示，该主机平台包括逻辑106，以执行SIMD处理。例如，该逻辑106可为已编程的CPU(中央处理单元)或核。例如，该SIMD106逻辑可为协议栈、操作系统或设备驱动器的程序指令。在SIMD106处理后，分组数据可被应用例如通过套接字使用。