[发明专利]一种面向以太网控制器接收链路的TCP报文拼接系统和方法

说明书

本发明公开了一种面向以太网控制器接收链路的TCP报文拼接系统和方法，该方法将属于同一个TCP/IP连接的多个小段TCP报文拼接成为一个大段的TCP报文，然后再将其传递至主机内存；由于拼接的TCP报文属于同一个连接，且在拼接过程中保证TCP报文字节顺序和协议的正确，使得上层协议和驱动程序并未参与整个过程，保证在保持协议兼容的前提下，在接收过程中对属于同一个TCP/IP连接的报文进行拼接，不产生额外的延迟，因此整个过程对操作系统来说是透明的，该系统可以直接集成在以太网控制器中且不需要任何系统级的修改。

【技术领域】

本发明属于计算机网络及集成电路领域，涉及一种面向以太网控制器接收链路的TCP报文拼接系统和方法。

【背景技术】

为了缓解高带宽网络给计算机CPU带来的计算压力，减轻CPU对网络数据处理的负担，目前的高性能以太网控制器中都集成了多种硬件加速技术和单元来缓解网络的大流量给系统带来的压力。每种硬件加速技术通常都只针对网络数据收发处理流程中的一种具体情况，因此在实际应用中需要根据具体的应用场合和期望效果，选择合适的方法进行加速。

TSO(TCP Segment Offload)技术可以使以太网控制器在数据发送过程中更加高效、低耗，不仅加速了数据的传输，而且缓解了CPU的负担。与其他加速技术相比，TSO最大的特点就是对数据进行了修改。虽然TSO只是对TCP报文进行了分割和重新封装，完成了TCP分段操作，但切实减少了CPU的工作量。更重要的是，TSO对数据的修改并不影响其对TCP/IP协议的兼容性，且驱动程序在协议栈和TSO硬件之间构建了一座畅通的桥梁，保证了TSO的操作都受到协议栈的控制。

除了TSO外，目前绝大多数加速技术都不会对数据本身进行修改，而是面向一个具体的应用场合来进行优化。例如接收包分类RPI技术，其应用场合集中在用户对关键TCP报文的接收处理中；面向虚拟机优化的IOV技术主要解决多虚拟机之间一个物理以太网控制器的共享问题；面向多核处理器优化的RSS技术主要侧重于多核之间对网络数据处理的平衡问题。TSO技术在某种程度上更贴近于TOE(TCP/IP Offload Engine，TCP/IP卸载引擎)的思想，只是其仅仅实现了TCP分段操作的硬件卸载，但保持了对协议以及整个计算机体系结构的兼容。

由于TSO技术需要对TCP报文进行修改，因此其在应用中有很多的限制，其中最主要的限制为：1、只支持TCP报文；2、只支持发送过程。

事实上，TSO只支持TCP报文这并不应该称之为一种限制。相反，应该说TSO正好利用TCP协议的特性才能得以实现。作为一种可靠的传输层协议，TCP采用了面向字节流的传输方式，传输过程中对每个字节进行了标记。这样一来，即使在发送较大数据的时候对报文进行了分割，TCP协议依然能够保证数据的连续性和正确性。TCP通过序号来标识数据字节流的顺序，这样的机制使得接收端能够轻易地判断出重复和乱序的报文，并采取相应的处理方式。这些条件都非常适合TSO进行分段操作，且可以保证分段操作不会影响TCP协议的兼容性。

TSO只支持发送过程是因为TCP报文只有在发送的过程中才需要分段操作。在TSO对大报文进行分段后，接收方会收到多个小的TCP报文。TSO对发送过程进行了加速，但是却没有考虑对端的接收过程。

【发明内容】

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种面向以太网控制器接收链路的TCP报文拼接系统和方法；该系统和方法能够保证在保持协议兼容的前提下，在接收过程中对属于同一个TCP/IP连接的报文进行拼接，不产生额外的延迟，且对上层系统保持透明。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种面向以太网控制器接收链路的TCP报文拼接方法，包括以下步骤：

步骤1，拼接准备工作；