一种支持海量TCP连接的流水线仲裁方法及装置与流程

本发明属于通信，具体涉及一种支持海量tcp连接的流水线仲裁方法及装置。

背景技术：

1、在当前的计算机通信协议中，tcp作为internet最基本的协议，提供了面向连接的可靠的端到端的通讯。但是在用tcp协议来处理网络通讯的过程当中，普遍的做法是使用操作系统协议栈来处理。但是这种处理会占用大量的服务器资源。为了减轻服务器的压力，tcp减负引擎技术被提出。tcp减负引擎通常集成在网络适配器中，在发送某个tcp连接的数据包的时候，需要查看该tcp连接的状态描述表，通过状态描述表中存储的发送缓存大小，发送窗口大小，拥塞窗口大小等信息，来决定当前tcp连接的数据包能否发送。

2、tcp减负引擎在维持海量的tcp连接过程中，很难保证所有的tcp连接的状态信息都存储在减负引擎内部，一般都存储在外部存储器，比如说系统内存或者减负引擎的片外存储器中。通常的做法是，在软件通知tcp减负引擎进行数据包传输后，tcp减负引擎先读取需要发送数据包的tcp连接的数据包指示符和tcp状态描述表，来决定哪个tcp连接被允许发送数据包，再对所有的被允许发送数据包的tcp连接进行仲裁，最终确定能够发送数据包的tcp连接。

3、这种实现方式的问题在于，如果当前tcp连接数目非常多，那么在每一次仲裁前，都需要读取所有需要发送数据包的tcp状态描述表，这会导致tcp减负引擎需要缓存非常多的数据包指示符和tcp状态描述表，导致消耗非常宝贵的存储器带宽资源。而且在两次仲裁间隙，引入了非常大的延迟。

技术实现思路

1、针对上述背景技术介绍中存在的问题，本发明的目的在于提供了一种大幅度的减少片外存储器的访问、提高仲裁效率的支持海量tcp连接的流水线仲裁方法及装置。

2、本发明采用的技术方案是：

3、一种支持海量tcp连接的流水线仲裁方法，其具体步骤如下：

4、s1，通过写门铃寄存器，使某个tcp连接取得仲裁资格；

5、s2，对所有需要发送数据包的tcp连接进行仲裁；

6、s3，根据仲裁结果，读取对应tcp状态描述表以及数据包指示符；

7、s4，对步骤s3中读取的数据包指示符进行有效性确认，如果数据包指示符有效，则进入步骤s5；

8、s5，对步骤s3中读取的tcp状态描述表，来确定该tcp连接数据包能否发送，如果允许发送，则进入步骤s6；

9、s6，根据数据包指示符读取该tcp连接数据包，并进行数据包发送；

10、s7，该tcp连接数据包发送结束后，更新tcp状态描述表，并删除对应的数据包指示符。本发明在仲裁之前不做tcp状态描述表的查询，而是在仲裁之后进行tcp状态描述表的读取以及查询，然后再读取以及进行数据包指示符的有效性验证，来确定仲裁模块的输出结果是有效的。tcp传输模块仅仅对经过了有效性验证的仲裁结果进行数据包发送，这种方式避免了在不知道仲裁结果的情况下，去读取tcp状态描述表，浪费宝贵的系统带宽，从而提高了仲裁效率。

11、进一步，步骤s2中仲裁的具体步骤包括：

12、s21，选择任意一种仲裁方式从多个tcp连接中选择一个作为当前可以发送数据的tcp连接并进行仲裁；

13、s22，重复步骤s21，对所有需要发送数据包的tcp连接都进行仲裁。

14、进一步，步骤s22中在所有的tcp连接都被取消仲裁资格之前，并且后续功能模块能够接收仲裁结果，可持续进行tcp连接的仲裁。

15、进一步，步骤s4中还包括：如果数据包指示符无效，则丢弃掉该仲裁结果，并且取消该tcp连接的仲裁资格。

16、进一步，步骤s4中被取消仲裁资格的tcp连接能通过写门铃寄存器为该tcp连接重新取得仲裁资格。

17、进一步，步骤s5中允许发送的发送条件包括发送缓存剩余容量、发送窗口大小、拥塞窗口大小。

18、进一步，步骤s5中还包括：如果不允许发送，则丢弃当前仲裁结果。

19、一种支持海量tcp连接的流水线仲裁装置，包括：

20、门铃寄存器，用于对其进行写操作，通知有tcp连接需要发送数据包；

21、tcp发送请求向量表，用于记录所有tcp连接是否需要发送数据包；

22、仲裁模块，用于对所有需要发送数据包的tcp连接进行仲裁并输出仲裁结果；

23、读取模块，用于根据仲裁结果进行对应的数据包指示符和tcp状态描述表的读取；

24、有效性检查模块，用于对根据仲裁结果读取的数据包指示符的有效性检查和tcp状态描述表的发送条件检查；

25、传输模块，用于对通过有效性检查的tcp连接，根据数据包指示符读取数据，结合tcp状态描述表，创建tcp数据包并予以发送；

26、后处理模块，用于在所述数据包发送之后，更新tcp状态描述表并且删除相应的数据包指示符。

27、进一步，还包括：仲裁结果缓存模块，用于缓存所有的仲裁结果；当仲裁结果缓存模块不能接收新的仲裁结果时，仲裁模块暂停仲裁，直到仲裁结果缓存模块能够重新接收新的仲裁结果，仲裁模块恢复仲裁。

28、进一步，所述有效性检查模块对于不能通过数据包指示符有效性检查的tcp连接，取消该tcp连接的仲裁资格，对于不能通过tcp状态描述表发送条件检查的仲裁结果，丢弃本次仲裁结果，但是并不取消该tcp连接的仲裁资格。

29、本发明与现有技术相比，其显著优点包括：在仲裁之前不做tcp状态描述表的查询，而是在仲裁之后进行tcp状态描述表的读取以及查询，然后再读取以及进行数据包指示符的有效性验证，来确定仲裁模块的输出结果是有效的。tcp传输模块仅仅对经过了有效性验证的仲裁结果进行数据包发送，这种方式避免了在不知道仲裁结果的情况下，去读取tcp状态描述表，浪费宝贵的系统带宽，从而提高了仲裁效率。

技术特征：

1.一种支持海量tcp连接的流水线仲裁方法，其具体步骤如下：

2.根据权利要求1所述的一种支持海量tcp连接的流水线仲裁方法，其特征在于：步骤s2中仲裁的具体步骤包括：

3.根据权利要求2所述的一种支持海量tcp连接的流水线仲裁方法，其特征在于：步骤s22中在所有的tcp连接都被取消仲裁资格之前，并且后续功能模块能够接收仲裁结果，可持续进行tcp连接的仲裁。

4.根据权利要求1所述的一种支持海量tcp连接的流水线仲裁方法，其特征在于：步骤s4中还包括：如果数据包指示符无效，则丢弃掉该仲裁结果，并且取消该tcp连接的仲裁资格。

5.根据权利要求4所述的一种支持海量tcp连接的流水线仲裁方法，其特征在于：步骤s4中被取消仲裁资格的tcp连接能通过写门铃寄存器为该tcp连接重新取得仲裁资格。

6.根据权利要求1所述的一种支持海量tcp连接的流水线仲裁方法，其特征在于：步骤s5中允许发送的发送条件包括发送缓存剩余容量、发送窗口大小、拥塞窗口大小。

7.根据权利要求6所述的一种支持海量tcp连接的流水线仲裁方法，其特征在于：步骤s5中还包括：如果不允许发送，则丢弃当前仲裁结果。

8.一种支持海量tcp连接的流水线仲裁装置，其特征在于：包括：

9.根据权利要求8所述的一种支持海量tcp连接的流水线仲裁装置，其特征在于：还包括：仲裁结果缓存模块，用于缓存所有的仲裁结果；当仲裁结果缓存模块不能接收新的仲裁结果时，仲裁模块暂停仲裁，直到仲裁结果缓存模块能够重新接收新的仲裁结果，仲裁模块恢复仲裁。

10.根据权利要求8所述的一种支持海量tcp连接的流水线仲裁装置，其特征在于：所述有效性检查模块对于不能通过数据包指示符有效性检查的tcp连接，取消该tcp连接的仲裁资格，对于不能通过tcp状态描述表发送条件检查的仲裁结果，丢弃本次仲裁结果，但是并不取消该tcp连接的仲裁资格。

技术总结
本发明提供了一种支持海量TCP连接的流水线仲裁方法及装置，其中一种支持海量TCP连接的流水线仲裁方法，其具体步骤如下：S1，通过写门铃寄存器，使某个TCP连接取得仲裁资格；S2，对所有需要发送数据包的TCP连接进行仲裁；S3，根据仲裁结果，读取对应TCP状态描述表以及数据包指示符；S4，对步骤S3中读取的数据包指示符进行有效性确认，如果数据包指示符有效，则进入步骤S5；S5，对步骤S3中读取的TCP状态描述表，来确定该TCP连接数据包能否发送，如果允许发送，则进入步骤S6；S6，根据数据包指示符读取该TCP连接数据包，并进行数据包发送；S7，该TCP连接数据包发送结束后，更新TCP状态描述表，并删除对应的数据包指示符。

技术研发人员：钱利国,张宇弘
受保护的技术使用者：北京网迅科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/5