處理器，何時請求已經(jīng)完成以及何時任何數(shù)據(jù)安全地被使用。例如，附有表更新操作的信號量可以通過核心處理器105被測試，以確定查表的結(jié)果是否已返回到核心處理器105。在發(fā)送任何請求至一個或多個專用處理器之后，核心處理器105上的線程可以繼續(xù)進(jìn)行其它任務(wù)，直到該線程需要使用請求的結(jié)果。在使用任何請求的結(jié)果之前，核心處理器105將測試被附到特定的請求的信號量。如果請求已經(jīng)被完成，并且該結(jié)果已被返回到核心處理器105，則該線程將繼續(xù)處理。如果請求尚未被完成，則當(dāng)信號量被測試時，核心處理器105將使該線程處于睡眠模式，并且將切換以處理其它線程。當(dāng)信號量被返回時，核心處理器105將喚醒線程并且線程將繼續(xù)處理，猶如信號量在測試時間已可用。
[0037]核心處理器獲得來自專用處理器，例如輸入包隊(duì)列處理器115，的輸入隊(duì)列中的數(shù)據(jù)包。核心處理器105可以請求輸入包隊(duì)列處理器115返回數(shù)據(jù)包。來自核心處理器的請求被添加到請求隊(duì)列，并且基于先入先出(FIFO)被服務(wù)。請求隊(duì)列可以具有來自每個核心處理器的各個線程的請求。例如，如果在網(wǎng)絡(luò)處理器100中有四個核心處理器并且四個核心處理器的每一個能夠執(zhí)行三個線程，請求隊(duì)列可以在請求隊(duì)列中有多達(dá)12(4X3)個請求。
[0038]該入口模塊130執(zhí)行存儲器管理操作包括:(i)分配存儲器給傳入數(shù)據(jù)包，和(ii)將傳入數(shù)據(jù)包存儲在存儲器中。入口模塊130將數(shù)據(jù)包存儲在存儲器中，例如數(shù)據(jù)存儲器125。此外，入口模塊130可以在控制存儲器120中存儲指向數(shù)據(jù)包的指針。在一實(shí)施方式中，對數(shù)據(jù)包的訪問是通過控制存儲器120提供的。該數(shù)據(jù)包被存儲在數(shù)據(jù)存儲器125的緩沖區(qū)中。緩沖區(qū)的每一個具有可配置的大小。如果數(shù)據(jù)包的大小超過緩沖區(qū)的大小，入口模塊130會拆分?jǐn)?shù)據(jù)包并在多個緩沖區(qū)中存儲數(shù)據(jù)包的部分。入口模塊130生成數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)包緩沖區(qū)鏈。該數(shù)據(jù)包緩沖區(qū)鏈?zhǔn)侵羔樈Y(jié)構(gòu)，其鏈接包含該數(shù)據(jù)包的各個部分的緩沖區(qū)。在創(chuàng)建數(shù)據(jù)包緩沖區(qū)鏈后，數(shù)據(jù)包通過將指針添加到數(shù)據(jù)包緩沖區(qū)鏈而被添加到輸入隊(duì)列。如果輸入隊(duì)列已經(jīng)包含了數(shù)據(jù)包，在輸入隊(duì)列中的最后一個數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)包緩沖區(qū)鏈被鏈接到新添加的數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)包緩沖區(qū)鏈。
[0039]輸入包隊(duì)列處理器115從輸入隊(duì)列的頭部返回數(shù)據(jù)包至請求隊(duì)列中的第一個線程。如果在輸入隊(duì)列中沒有數(shù)據(jù)包，該請求線程被切換到睡眠模式，直到數(shù)據(jù)包能夠被返回到線程。當(dāng)數(shù)據(jù)包被返回到核心處理器105的線程時，核心處理器105以單線程對數(shù)據(jù)包執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)操作。核心處理器105可請求一個或多個專用處理器以原子地執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)操作的子集。當(dāng)專用處理器在原子地執(zhí)行操作時，請求專用處理器的核心處理器105的線程可以被切換到睡眠模式，直到由專用處理器執(zhí)行的結(jié)果被傳回到線程。在這一點(diǎn)上使這一核心處理器進(jìn)入睡眠模式避免了信號量等待周期，并允許其它處理器能夠更有效地集中于處理后臺任務(wù)。
[0040]在數(shù)據(jù)包被處理之后，核心處理器105請求專用處理器，例如輸出包隊(duì)列處理器140以將處理過的數(shù)據(jù)包添加到多個輸出隊(duì)列中的一個。該輸出包隊(duì)列處理器140基于對數(shù)據(jù)包約定的QoS將數(shù)據(jù)包添加到特定的輸出隊(duì)列。出口模塊135基于輸出隊(duì)列的QoS獲得來自輸出隊(duì)列的數(shù)據(jù)包，并且轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包到它們相應(yīng)的目標(biāo)地址。在數(shù)據(jù)包被轉(zhuǎn)發(fā)至下一跳地址后，被分配給該數(shù)據(jù)包的存儲器通過輸出包隊(duì)列處理器140被釋放或清空。
[0041]在一實(shí)施方式中，控制存儲器120和數(shù)據(jù)存儲器125可以是在網(wǎng)絡(luò)處理器100的相同或不同的物理存儲器裝置上?？刂拼鎯ζ?20具有在數(shù)據(jù)存儲器125中的所有緩沖區(qū)的列表。在控制存儲器120中的列表可以是一對一映射到在數(shù)據(jù)存儲器125中的緩沖區(qū)。在一實(shí)施方式中，該一對一映射可包括指向數(shù)據(jù)存儲器125的緩沖區(qū)的指針。在控制存儲器120中的一對一映射具有指向數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的任何給定的地址的指針。
[0042]該控制存儲器120或數(shù)據(jù)存儲器125代表隨機(jī)存取存儲器(RAM)、閃存、內(nèi)容可尋址存儲器(CAM)，如三態(tài)內(nèi)容可尋址存儲器，或類似物，或這些裝置的組合的任何形式。在使用中，控制存儲器120可以包含數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如包緩沖區(qū)鏈、輸出包隊(duì)列頭部結(jié)構(gòu)和具有命令，如經(jīng)常被執(zhí)行的存儲器讀取或存儲器寫入，的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
[0043]內(nèi)部命令網(wǎng)絡(luò)110可以是分布式交叉開關(guān)或數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)或信號量網(wǎng)絡(luò)以便于在網(wǎng)絡(luò)處理器100中的各種部件如核心處理器、專用處理器、控制存儲器、數(shù)據(jù)存儲器等之間的通信。內(nèi)部命令網(wǎng)絡(luò)110從核心處理器處獲取輸入并將其輸出至特定的目標(biāo)。例如，如果核心處理器想要將數(shù)據(jù)寫入到控制存儲器120中，則該輸入可以是數(shù)據(jù)并且該目標(biāo)可以是控制存儲器120。內(nèi)部命令網(wǎng)絡(luò)110包含多個開關(guān)，其中核心處理器的每一個被連接到一系列開關(guān)，其將特定的核心處理器連接到特定的目的地。
[0044]網(wǎng)絡(luò)處理器100通過使用專用硬件處理器執(zhí)行各種操作，例如網(wǎng)絡(luò)操作、存儲器管理等。此外，由于對數(shù)據(jù)包的所有網(wǎng)絡(luò)操作是在核心處理器的單線程中被執(zhí)行的，沒有在處理的各個階段之間傳遞狀態(tài)信息或同步信息的開銷。而且，存儲器管理是由硬件模塊，如入口模塊130、輸入包隊(duì)列處理器115、輸出包隊(duì)列處理器140等執(zhí)行。因此，由網(wǎng)絡(luò)處理器100提供的性能是顯著增加的。此外，執(zhí)行一組網(wǎng)絡(luò)操作的編程模型可以是單線程編程模型，其沒有多線程編程復(fù)雜。
[0045]圖2是根據(jù)本公開的技術(shù)的實(shí)施方式的一流程圖，示出了由網(wǎng)絡(luò)處理器處理數(shù)據(jù)包的過程200。該過程200可在網(wǎng)絡(luò)處理器，如圖1的網(wǎng)絡(luò)處理器100，中被執(zhí)行。在步驟205，網(wǎng)絡(luò)處理器100接收來自在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的一個或多個源計算機(jī)系統(tǒng)的多個數(shù)據(jù)包。在步驟210，網(wǎng)絡(luò)處理器100對每個數(shù)據(jù)包執(zhí)行一組網(wǎng)絡(luò)操作。執(zhí)行的該組網(wǎng)絡(luò)操作可以是基于特定的應(yīng)用/網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。數(shù)據(jù)包的每一個在網(wǎng)絡(luò)處理器100的特定的核心處理器的單線程中被處理。在步驟215，網(wǎng)絡(luò)處理器100基于對數(shù)據(jù)包約定的QoS轉(zhuǎn)發(fā)處理過的數(shù)據(jù)包到它們相應(yīng)的目標(biāo)地址。
[0046]圖3是根據(jù)本公開的技術(shù)的實(shí)施方式的一流程圖，示出了用于在核心處理器的單線程中對數(shù)據(jù)包執(zhí)行一組網(wǎng)絡(luò)操作的過程300。過程300可以在網(wǎng)絡(luò)處理器，如圖1的網(wǎng)絡(luò)處理器100，中被執(zhí)行。某些網(wǎng)絡(luò)操作由核心處理器執(zhí)行而某些由網(wǎng)絡(luò)處理器100的專用處理器執(zhí)行。在一實(shí)施方式中，頻繁執(zhí)行的操作可通過專用處理器被執(zhí)行。例如，在執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)協(xié)議如RSVP(RFC 2475)的網(wǎng)絡(luò)處理器100中，網(wǎng)絡(luò)操作，例如測量、監(jiān)管、生成統(tǒng)計數(shù)據(jù)等，可以通過專用處理器來執(zhí)行。
[0047]在步驟305，核心處理器，如核心處理器105請求專用處理器原子地執(zhí)行一組網(wǎng)絡(luò)操作的子集。核心處理器105將信號量附加到請求操作的核心處理器105的線程。在步驟310，專用處理器對數(shù)據(jù)包原子地執(zhí)行一組網(wǎng)絡(luò)操作的子集。在步驟315，專用處理器向特定的存儲器地址發(fā)布操作的執(zhí)行的結(jié)果。
[0048]返回參照步驟310，原子地執(zhí)行一組操作包括確保當(dāng)網(wǎng)絡(luò)處理器100的共享資源正在由特定的資源更新時，其它資源不被允許訪問該共享資源。附加到核心處理器105的線程的信號量切換線程到睡眠模式，直到專用處理器已完成對數(shù)據(jù)包執(zhí)行操作并將執(zhí)行的結(jié)果發(fā)布到指定的存儲器地址。在專用處理器已經(jīng)完成執(zhí)行操作后，信號量喚醒核心處理器的線程并且剩下的網(wǎng)絡(luò)操作被繼續(xù)。在一實(shí)施方式中，如果核心處理器的線程是不依賴于由專用處理器進(jìn)行操作的執(zhí)行的結(jié)果，該線程可以不被切換到睡眠模式。該線程可以繼續(xù)處理對數(shù)據(jù)包的下一組操作。
[0049]圖4是根據(jù)公開的技術(shù)的實(shí)施方式的一流程圖，示出了使用RSVP(RFC 2475)應(yīng)用/網(wǎng)絡(luò)協(xié)議來處理數(shù)據(jù)包的過程400。該過程400可在網(wǎng)絡(luò)處理器，例如圖1的網(wǎng)絡(luò)處理器100，中被執(zhí)行。在步驟402，核心處理器，如核心處理器105，的線程發(fā)送一請求到輸入包隊(duì)列處理器115以獲得數(shù)據(jù)包。該請求還包括與線程相關(guān)聯(lián)的信號量。如果輸入包隊(duì)列處理器115的請求隊(duì)列已經(jīng)具有來自核心處理器105的其它線程或其它核心處理器的請求，來自核心處理器105的特定線程的請求基于FIFO被添加到請求隊(duì)列。
[0050]在確定步驟404，核心處理器105確定信號量是否已指示該輸入包隊(duì)列處理器115返回數(shù)據(jù)包至線程。響應(yīng)于確定該輸入包隊(duì)列處理器115還沒有返回數(shù)據(jù)包至線程，在步驟406，線程被切換到睡眠模式，直到數(shù)據(jù)包被返回到線程。另一方面，響應(yīng)于確定該輸入包隊(duì)列處理器115已返回數(shù)據(jù)包至線程，在步驟408，核心處理器105繼續(xù)處理數(shù)據(jù)包。在一實(shí)施方式中，當(dāng)數(shù)據(jù)包被返回到核心處理器105時，輸入隊(duì)列包處理器115返回指針，其指向存儲在網(wǎng)絡(luò)處理器100的數(shù)據(jù)存儲器125中的數(shù)據(jù)包。此外，數(shù)據(jù)包的一部分，如數(shù)據(jù)包的頭部，從數(shù)據(jù)存儲器125讀出并寫入到核心處理器105的本地存儲器。當(dāng)處理數(shù)據(jù)包時，核心處理器105可參照存儲在本地存儲器的部分。
[0051]在確定步驟408，核心處理器105確定在數(shù)據(jù)包中是否有任何錯誤。檢測到的錯誤包括，例如，數(shù)據(jù)包的大小。如果該數(shù)據(jù)包的大小小于預(yù)定義的最小數(shù)據(jù)包的大小，核心處理器105確定該數(shù)據(jù)包是錯誤的數(shù)據(jù)包。核心處理器105也可通過為數(shù)據(jù)包計算校驗(yàn)和檢查其它的錯誤。最初地，當(dāng)包到達(dá)時，入口模塊130計算校驗(yàn)和來驗(yàn)證是否數(shù)據(jù)包被正確地接收。校驗(yàn)和可以被修改，以對應(yīng)于通過核心處理器105對數(shù)據(jù)包的任何修改。響應(yīng)于確定數(shù)據(jù)包是錯誤的數(shù)據(jù)包，在步驟410，核心處理器105發(fā)送請求至輸出包隊(duì)列處理器140以丟棄該數(shù)據(jù)包。另一方面，響應(yīng)于確定該數(shù)據(jù)包不是錯誤的數(shù)據(jù)包，核心處理器105繼續(xù)在步驟412處理該數(shù)據(jù)包。
[0052]在步驟412，核心處理器105發(fā)送請求至專用處理器以執(zhí)行查表操作以確定數(shù)據(jù)包的下一跳地址。該請求還包括與線程相關(guān)聯(lián)的信號量。在步驟414，專用處理器執(zhí)行查表操作以確定用于數(shù)據(jù)包的下一跳地址，并向特定的存儲器地址發(fā)布結(jié)果。網(wǎng)絡(luò)處理器100同時支持IPv4和IPv6，即IP版本4和6。另外，專用處理器還可以根據(jù)對數(shù)據(jù)包約定的QoS確定數(shù)據(jù)包可能會被添加到的輸出隊(duì)列的隊(duì)列標(biāo)識(ID)。在一實(shí)施方式中，查表操作還可以包括反向路徑驗(yàn)證和微流參數(shù)。微流是包的應(yīng)用到應(yīng)用流的單一實(shí)例，其通過源地址、源端口、目標(biāo)地址、目標(biāo)端口和協(xié)議ID區(qū)分。下一跳地址可以包括互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)地址。
[0053]在確定步驟416，核心處理器105確定信號量是否已指示查表操作已執(zhí)行并且結(jié)果已經(jīng)被發(fā)布到存儲器的特定的位置。響應(yīng)于確定結(jié)果尚未發(fā)布，在步驟418，核心處理器105的線程被切換到睡眠模式，直到結(jié)果被發(fā)布。另一