一种网络芯片中进行TCP数据重传的方法及系统与流程

本发明涉及芯片设计领域，具体涉及一种网络芯片中进行tcp数据重传的方法及系统。

背景技术：

1、tcp/ip协议是目前互联网最基础的协议，任何接入互联网的设备终端都需要遵循tcp/ip协议。为提高网络的数据处理能力、降低cpu负载、提高网络带宽、降低网络处理时延，当前主流的网络芯片都会集成tcp卸载引擎(即toe引擎，tcp offload engine)。

2、tcp数据发送时，应用层通过socket接口将tcp数据写入一段连续的或离散的主机内存，并把该段tcp数据对应的内存地址gpa、tcp序列号tcp_sn、数据长度plen封装成为工作队列元素wqe(work queue element)，如图1所示。

3、封装好的工作队列元素wqe存放于主机内存中预先申请好的wqe页面中。多个wqe页面之间通过链接wqe(link wqe，该wqe中存放了下一个wqe页面的地址)以链表方式连接，如图2所示。网络芯片中的toe引擎，通过读取wqe页面中的wqe并进行解析，便可知tcp数据存放的内存地址gpa和数据长度plen，继而读取tcp数据进行切片、封装、发送。

4、toe引擎在发送数据时，作为发送方会维护一个数据重传计时器。当重传计时器超时时，发送方未收到接收方返回的确认报文(ack)，或重传计时器超时前，发送方收到接收方返回的快速重传指示(重复ack报文)或选择性确认指示(selective acknowledgement，sack指示)，toe引擎会启动重传机制，重传出错或丢失的数据直到接收方正确接收为止，如图3所示。

5、toe引擎在重传tcp数据时，需要根据重传的tcp序列号tcp_sn，扫描已发送数据对应的wqe。因为wqe存放在主机内存，toe引擎需要将wqe从主机内存读取到引擎内再进行扫描，此操作会花费一个往返时延pciertt(round trip time)的时间，往返时延指的是toe引擎往主机内存发送读请求，到主机内存将读数据返回到toe引擎的时间。当已发送但未被确认的tcp数据越多，则需要扫描的wqe越多，扫描找到重传wqe的延迟会越大，进而会影响网络的传输效率和延迟。

技术实现思路

1、本发明目的在于提供一种网络芯片中进行tcp数据重传的方法及系统，本发明设计了toe引擎的高效数据发送方法，针对每一条连接队列对qp(queue pair)，toe引擎会维护一个上下文qpc(queue pair context)，将已发送tcp数据所对应的每一个wqe信息(内存地址wqe_gpa、最后1b数据的tcp序列号wqe_end_tcp_sn)记录在其中。当发生tcp数据重传时，toe引擎能够快速查找上下文qpc中的wqe信息，找到重传数据所对应的wqe信息，根据该信息将wqe信息从主机中读取回来，解析返回的wqe信息并根据解析信息读取重传的数据以进行数据重传。该方法可提高网络的传输效率，并在发生数据重传时，能够快速找到重传数据对应的wqe信息，从而优化了网络的发送延迟。

2、本发明通过下述技术方案实现：

3、第一方面，本发明提供了一种网络芯片中进行tcp数据重传的方法，该方法包括：

4、在toe引擎中，对每一条连接队列对qp维护一个上下文qpc；

5、发送端每次发送tcp数据时，将tcp数据所对应的wqe信息记录在上下文qpc中；

6、当toe引擎收到发送端返回的确认报文(ack报文)时，则解析确认报文所对应的wqe信息，并更新上下文qpc中的未进行确认的wqe的读指针；

7、当toe引擎收到发送端返回的重传请求时，则toe引擎在上下文qpc中查找重传数据所对应的wqe信息，将重传数据所对应的wqe信息从主机中读取回来并解析，根据解析信息读取重传数据并进行重传。

8、进一步地，上下文qpc包括虚拟功能描述vf(virtual function)、主机编号、未进行确认的wqe的写指针、未进行确认的wqe的读指针、发送次数、发送数据长度、发送数据的tcp序列号范围、最后1b数据的tcp序列号和wqe所在的内存地址。

9、进一步地，wqe信息包括tcp数据对应的内存地址gpa、tcp序列号tcp_sn和数据长度plen。

10、进一步地，发送端每次发送tcp数据时，将tcp数据所对应的wqe信息记录在上下文qpc中，包括：

11、发送端每次发送tcp数据时，将该次发送tcp数据的发送次数、发送数据长度、发送数据的tcp序列号范围、最后1b数据的tcp序列号和wqe所在的内存地址记录在对应的上下文qpc中；

12、并在上下文qpc中将未进行确认的wqe的写指针加1。

13、进一步地，该方法还包括：

14、当已发送但未被确认的wqe信息达到预设值后，发送端再有tcp数据发送请求时，则toe引擎不再响应；其中：已发送但未被确认的wqe信息等于未进行确认的wqe的写指针与未进行确认的wqe的读指针的差值。

15、进一步地，该方法还包括：

16、当toe引擎未收到发送端返回的确认报文(ack报文)，且已发送但未被确认的wqe信息达到预设值时，则对发送端的tcp数据发送请求，toe引擎一直不响应。

17、进一步地，toe引擎在上下文qpc中查找重传数据所对应的wqe信息，包括：

18、toe引擎在上下文qpc中的未进行确认的wqe的写指针与未进行确认的wqe的读指针之间，查找第一个满足判断条件的wqe信息，该wqe信息即是重传数据所对应的wqe信息；

19、其中，判断条件为：最后1b数据的tcp序列号>＝重传数据tcp序列号。

20、第二方面，本发明又提供了一种网络芯片中进行tcp数据重传的系统，该系统使用上述的一种网络芯片中进行tcp数据重传的方法；该系统包括：

21、上下文qpc构建单元，用于在toe引擎中，对每一条连接队列对qp维护一个上下文qpc；

22、数据发送及qpc记录单元，用于发送端每次发送tcp数据时，将tcp数据所对应的wqe信息记录在上下文qpc中；

23、第一处理单元，用于当toe引擎收到发送端返回的确认报文(ack报文)时，则解析确认报文所对应的wqe信息，并更新上下文qpc中的未进行确认的wqe的读指针；

24、第二处理单元，用于当toe引擎收到发送端返回的重传请求时，则toe引擎在上下文qpc中查找重传数据所对应的wqe信息，将重传数据所对应的wqe信息从主机中读取回来并解析，根据解析信息读取重传数据并进行重传。

25、进一步地，上下文qpc包括虚拟功能描述vf(virtual function)、主机编号、未进行确认的wqe的写指针、未进行确认的wqe的读指针、发送次数、发送数据长度、发送数据的tcp序列号范围、最后1b数据的tcp序列号和wqe所在的内存地址。

26、进一步地，第二处理单元中toe引擎在上下文qpc中查找重传数据所对应的wqe信息，包括：

27、toe引擎在上下文qpc中的未进行确认的wqe的写指针与未进行确认的wqe的读指针之间，查找第一个满足判断条件的wqe信息，该wqe信息即是重传数据所对应的wqe信息；

28、其中，判断条件为：最后1b数据的tcp序列号>＝重传数据tcp序列号。

29、本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

30、1、本发明一种网络芯片中进行tcp数据重传的方法及系统，本发明提出的技术方案根据toe引擎中维护的上下文qpc，准确定位到重传数据对应的wqe信息后，再去读取wqe信息、读取重传数据并上传。该方案避免了读取所有已发送但未被确认wqe所造成的带宽及时间的浪费，提高了重传数据对应wqe的查找效率。本发明可提高网络的传输效率，并在发生数据重传时，能够快速找到重传数据对应的wqe信息，从而优化了网络的发送延迟。

31、2、本发明一种网络芯片中进行tcp数据重传的方法及系统，本发明提出的技术方案的另一优点在于，toe引擎的上下文qpc中最多纪录32个未被确认的wqe信息。该设计不仅是考虑到芯片ram容量的因素，还可以在链路发生拥塞时，有效避免发送窗口过大而导致链路拥塞进一步加剧，从而提高tcp链路的利用率。