[发明专利]一种基于RDMA的TTE网络通讯方法

说明书

本发明公开一种基于RDMA的TTE网络通讯方法，属于计算机网络通信领域。本发明采用基于RoCEv2的硬件UDP协议栈，对业务收发进行RDMA适配。将数据收发路径与状态维护分离，数据路径的每个阶段均会对包头中的元信息进行提取，用于状态表更新或进一步解析处理。在收发两条相互独立的路径中，通过IP处理模块、UDP处理模块、RDMA处理模块、数据处理模块，对数据逐级处理；状态维护主要利用元信息不断更新协处理模块元素与QP状态表子项来完成。除此之外，还包含TLB模块，用于内存地址的虚‑实地址转换。本发明只对业务处理流程做RDMA适配，对原TTE网络时间同步、容错机制、冗余处理等核心性能无任何影响，对于网络数据封装、解析、校验有更高的效率。

技术领域

本发明涉及计算机网络通信技术领域，特别涉及一种基于RDMA的TTE网络通讯方法。

背景技术

近年来，随着分布式系统越来越多的应用于工业、航空、航天领域，系统组网规模以及网络数据流量越来越大，对系统中各节点设备间数据交互的安全性、可靠性、实时性都提出了越来越高的要求。TTE(Time Triggered Ethernet，时间触发以太网)是在传统以太网的基础上，通过引入AS6802时间同步协议，使系统中所有节点采用统一的全局时间基准，节点间通讯采用基于时间触发的报文发送方式，能够有效解决通讯过程中的报文冲突和丢帧，支持系统级时间规划和资源调度。

由于TTE位于OSI模型的数据链路层，其仅能够保证数据链路层及物理层的时间确定性调度。而对于整个系统而言，链路层以下的数据收发仅仅只是数据通信的一部分，如何解决数据源在节点中的用户空间和内核空间来回复制，降低CPU参与程度，避免数据收发过程中的系统调用及上下文切换产生的开销，成为提升整个系统通信能力的关键所在。

RDMA(Remote Direct Memory Access，远程直接地址访问)由于其具有0拷贝、内核旁路、CPU卸载等突出特点，越来越多的被应用于大型数据中心和高性能分布式计算场合。通过RDMA技术，节点之间可以不必考虑传统SOCKET通信流程中对数据的多次复制搬移和帧的封装解析，“直接”相互访问内存，大部分对数据的处理工作由硬件替代软件来完成，极大的提升了通信双方数据交互效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于RDMA的TTE网络通讯方法，以解决TTE网络无法保证数据链路层以上的系统应用数据处理产生时延抖动的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于RDMA的TTE网络通讯方法，基于RoCEv2的硬件UDP协议栈实现的RDMA硬核，包括独立的收发处理路径，和与所述收发处理路径相分离的状态维护单元；

收发处理路径中均包含：

IP处理模块，用于从数据包中分离IP地址；

UDP处理模块，分离UDP端口和数据长度；

RDMA处理模块，从报文中提取RDMA操作码、数据包序列号PSN和QPN；

数据处理模块，根据RDMA操作码来决定是向DMA发送命令和请求，还是产生RDMA响应包，完成近一步动作；

所述状态维护单元包括：

协处理模块，用于多队列管理、重传定时、消息类型提取、消息序列号MSN记录、当前DMA地址记录；

QP状态表，维护包序号PSN及每个QP状态；

所述基于RDMA的TTE网络通讯方法包括：

(1)TTE网卡上电完成后，硬件底层完成业务队列和收发控制器的复位以及初始化，时钟同步模块通过PCF帧完成整个系统的时间同步；

(2)各节点通过调用相关应用层接口，初始化本地RDMA相关队列，建立虚-实地址映射表，并与需要通信的对端节点进行建链参数交互，完成建链操作；