[发明专利]一种基于FPGA的RoCE网卡数据传输方法及网卡

说明书

本发明公开了一种基于FPGA的RoCE网卡数据传输方法、RoCE网卡及内存系统，由于本方案中的这种基于FPGA的RoCE网卡，具有QPI接口，便可通过该接口获取本地CPU发送的QPI协议的信息，转换为IB协议的信息之后便可直接发送至远地RoCE网卡；同样的，接收到远地RoCE网卡发送的IB协议的信息之后便直接转换为QPI协议的信息，并发送至本地CPU，从而使得RoCE网卡和CPU之间的传输延时大大缩短，提升传输效率。

技术领域

本发明涉及，更具体地说，涉及一种基于FPGA的RoCE网卡数据传输方法、RoCE网卡及内存系统。

背景技术

RDMA(Remote Direct Memory Access，远程直接数据存取)是一种新的内存访问技术，允许在两台服务器的内存之间直接转移数据，而无需任何一台服务器的CPU参与，因此可实现更高效的通信。RDMA传输会避开系统内核的TCP/IP堆栈以及网卡驱动，直接将数据传送到目标服务器上的进程工作内存中。由于无需将数据在接收和发送服务器的内存中反复拷贝，并且将原本由软件实现的传输协议栈用网卡的硬件实现，大大降低了服务器的CPU、I/O工作负载，有效减少了数据通信延时。

IBTA组织于2000年推出了InfiniBand网络协议，率先实现了对RDMA功能的支持。2010年IBTA组织在InfiniBand协议的基础上推出了初始的RoCE规范，即RDMA overConverged Ethernet，可以利用现有的以太网实现RDMA功能。但它在链路层之上采用的仍旧是InfiniBand协议规范，无法通过基于IP的路由器进行路由，将该协议的应用范围限制在了单个子网内。随着虚拟化、云计算和分散式大数据存储库的发展，网络通信的带宽和延时瓶颈不再局限于单个子网络，而是扩展到整个数据中心。为了适应这一技术发展趋势，IBTA于2014年推出了增强版的RoCE规范，即RoCEv2。RoCEv2规范用IP报头和UDP报头替代了RoCEv1中的InfiniBand网络层。这样，就可以在基于IP的传统路由器之间路由RoCE报文，大大扩展了RoCE的应用规模。

参见图1，为现有技术中的本地计算机与远地计算机数据传输示意图，从该图中可以看出，目前支持RoCE的网卡均采用PCIe接口接入内存系统，在网卡和主机通信时采用直接内存访问(LocalDMA)的方式。这种采用PCIe总线接口将网卡接入系统，报文需要从PCIe总线转换至其它前端总线类型，如Intel的QPI/UPI总线，转换后后才能进入内存系统，报文传输延时较大。

因此，如何减少数据在本地CPU和网卡之间的传输延时，是本领域技术人员需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于FPGA的RoCE网卡数据传输方法、RoCE网卡及内存系统，以实现减少数据在本地CPU和网卡之间的传输延时。

为实现上述目的，本发明实施例提供了如下技术方案：

一种基于FPGA的RoCE网卡数据传输方法，所述RoCE网卡具有QPI接口；所述数据传输方法包括：

本地RoCE网卡将本地CPU发送的QPI协议的第一信息，转换为IB协议的第一信息，并发送至远地RoCE网卡；

将远地RoCE网卡发送的IB协议的第二信息转换为QPI协议的第二信息，并发送至本地CPU。

其中，在数据传输过程中，将本地内存数据及数据状态保存在本地RoCE网卡的本地Cache中，或者保存在远地RoCE网卡的远地Cache中，本地RoCE网卡与远端RoCE网卡之间通过Cache一致性协议进行数据传输。

其中，所述将本地内存数据及数据状态保存在本地RoCE网卡的本地Cache中，或者保存在远地RoCE网卡的远地Cache，包括：

判断本地计算机对本地Cache的访问频率是否大于远地计算机对远地Cache的访问频率；