專利名稱：一種基于現(xiàn)場可編程門陣列的光纖i/o亂序幀處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)存儲技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種基于現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)的光纖通道協(xié)議，在I/O處理中接收到亂序幀進(jìn)行重新排列的處理方法。
背景技術(shù)：
目前，在光纖通道(FC)協(xié)議中，交換由多個非并行的序列組成，而序列由多個相關(guān)的幀組成。由于發(fā)送節(jié)點(diǎn)重新發(fā)送丟失的幀或者同一序列的幀在傳輸網(wǎng)絡(luò)中通過不同路徑中傳輸，因此接收端口接收到幀的順序很可能和發(fā)送端口發(fā)送順序是不同的，稱為亂序的幀。接收端口需要將這些亂序的幀按照正確順序重新排序之后才通過DMA方式將之傳輸給接收節(jié)點(diǎn)緩存內(nèi)。接收端口可以通過光纖通道幀頭部內(nèi)的序列計(jì)數(shù)(Seq_Cnt)或者偏移 (Offset)進(jìn)行重新排序。處理方法一種直接的辦法是將這些亂序的幀暫時(shí)存起來，等到接收到其前面所有的幀之后，才將該幀傳送到接收節(jié)點(diǎn)。這種辦法在資源消耗和處理時(shí)間上效率都比較低下，因?yàn)閿?shù)據(jù)流中可能會有很多亂序的幀序列，這樣會消耗很多的存儲資源，同時(shí)在數(shù)據(jù)幀處理時(shí)間上并不均勻。另一種更加實(shí)際的辦法是接收端口在接收到亂序到達(dá)的幀之后，到系統(tǒng)緩存中依次查詢地址/長度列表，并計(jì)算亂序幀應(yīng)該存放的緩存地址，之后將該幀寫入到緩存對應(yīng)位置。但是，這種方法也有缺陷，當(dāng)數(shù)據(jù)流中有較多亂序幀時(shí)，使用這種方式會反復(fù)在緩存中查詢地址/長度列表，這樣會延遲亂序幀的處理，且對整體傳輸性能造成一些影響?，F(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)是一種十分靈活的可編程器件，用戶可多次對FPGA內(nèi)部的邏輯資源和I/O資源重新配置，以實(shí)現(xiàn)用戶需要的邏輯。光纖通道(FC)協(xié)議是一個復(fù)雜的協(xié)議簇，它支持多種服務(wù)和高層協(xié)議，同時(shí)光纖通道協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)目前仍處于發(fā)展階段，其標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容仍在不斷完善過程中。使用FPGA實(shí)現(xiàn)光纖通道協(xié)議，可以方便對最新協(xié)議版本進(jìn)行更新支持。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服背景技術(shù)所述的現(xiàn)有處理亂序的幀的方法缺點(diǎn)，在通過系統(tǒng)緩存中查詢地址/長度列表的方法基礎(chǔ)上，發(fā)明一種速度更快、效率高的處理方法。
為達(dá)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)手段是
光纖通道的數(shù)據(jù)交換由多個非并行的序列組成，而序列由多個相關(guān)的幀組成；系統(tǒng)緩存中存有地址/長度列表；其特征是當(dāng)出現(xiàn)亂序的幀時(shí)，首先在FPGA的本地存儲資源(例如BRAM等)組建一個亂序信息表項(xiàng)，存儲當(dāng)前期望數(shù)據(jù)幀的“斷點(diǎn)”信息，然后通過系統(tǒng)緩存中查詢地址/長度列表，尋找亂序幀對應(yīng)的地址信息，并將該幀寫入緩存相應(yīng)位置；當(dāng)再次出現(xiàn)亂序幀時(shí)，首先在亂序信息表項(xiàng)內(nèi)查詢是否存在期望偏移等于接收幀頭部內(nèi)的偏移，若存在則通過亂序信息表內(nèi)的斷點(diǎn)信息計(jì)算該亂序幀再緩存中的位置，并清除亂序信息表該項(xiàng)對應(yīng)信息；若在亂序信息表項(xiàng)內(nèi)查詢不到結(jié)果，再從緩存中查詢地址/長度列表，查找并計(jì)算亂序幀對應(yīng)的地址信息。所述的斷點(diǎn)信息是指期望偏移、緩存地址索引和緩存偏移。本發(fā)明的方法同樣適用于亂序幀的頭部序列計(jì)數(shù)(Seq_Cnt)，對于按照序列計(jì)數(shù)進(jìn)行重新排序的情況，所述的斷點(diǎn)信息是指期望序列計(jì)數(shù)、緩存地址索引和緩存偏移。本發(fā)明的方法可以減少在緩存中搜索的地址/長度列表次數(shù)，效率比普通的緩存搜索地址/長度列表方法高。而且?guī)蛄兄袥]有亂序幀存在時(shí)，該幀交換將不占用亂序信息表項(xiàng)，只有在出現(xiàn)亂序的幀交換中，才使用亂序信息表項(xiàng)記錄亂序幀的當(dāng)前”斷點(diǎn)”信息， 當(dāng)前亂序幀處理完畢之后，清空亂序信息表項(xiàng)，這樣可以允許多個不同的幀交換分時(shí)共享存儲資源。


圖1是存儲設(shè)備在光纖通道(FC SAN)環(huán)境內(nèi)的拓?fù)溥B接。圖2是FC節(jié)點(diǎn)接收到數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描述。圖3是亂序信息表項(xiàng)格式。圖4是FC端口數(shù)據(jù)幀的處理流程圖。
具體實(shí)施例方式下面，以根據(jù)光纖通道幀頭部內(nèi)的偏移(Offset)字段進(jìn)行重新排序?yàn)槔?，說明本發(fā)明的實(shí)施方式。如圖1所示的一個的光纖通道(FC SAN)內(nèi)的拓?fù)溥B接內(nèi)，交換網(wǎng)絡(luò)SAN包括5個交換機(jī)SWl、Sff2, Sff3, SW4和SW5，帶有HBA卡的主機(jī)端A與存儲設(shè)備B之間可通過兩條路徑完成數(shù)據(jù)通信，第一條路徑是A — SWl — SW2 - SW3 - SW5 一 B,另外一條路徑是A — Sffl - SW4 一 SW5 — B。當(dāng)主機(jī)端A和存儲設(shè)備B進(jìn)行通信時(shí)，主機(jī)端A按照先后順序發(fā)送的數(shù)據(jù)幀可能分別通過兩條路徑傳送到存儲設(shè)備B，由于兩條路徑的傳輸延時(shí)不同，因此很可能在存儲設(shè)備B端存在亂序到達(dá)的數(shù)據(jù)幀。圖2為光纖(FC)節(jié)點(diǎn)接收幀的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描述，圖中交換狀態(tài)信息表、地址/長度列表以及數(shù)據(jù)緩存都存在系統(tǒng)緩存內(nèi)。交換狀態(tài)信息表內(nèi)的000位標(biāo)志當(dāng)前序列是否有亂序狀況，000_index標(biāo)志對應(yīng)著端口本地亂序信息表索引地址，系統(tǒng)驅(qū)動初始化時(shí)將會把這兩項(xiàng)設(shè)置為零，當(dāng)出現(xiàn)亂序幀后，由端口進(jìn)行配置和更新。Bufferjndex標(biāo)志地址/長度列表內(nèi)當(dāng)前地址/長度對的索引，而Buffer_0ffSet為當(dāng)前地址/長度對的索引指向緩存中偏移位置。EXpect_R0為期望下一個達(dá)到幀的偏移。Byte_C0Unt為該交換目前接收的數(shù)據(jù)幀(以byte為單位)，Expect_byte_cnt為該交換所有數(shù)據(jù)幀的大小(以byte為單位)。AL_ Baseaddr為地址/長度列表的基地址。當(dāng)一個數(shù)據(jù)幀到達(dá)后，F(xiàn)C端口通過系統(tǒng)總線從緩存中取出交換狀態(tài)信息表，比較接收到數(shù)據(jù)幀頭部內(nèi)Offset字段和ExpeCt_R0是否相同，在所有數(shù)據(jù)幀到達(dá)順序和主機(jī)端 A發(fā)送順序相同的情況下，Offset字段和ExpeCt_R0是一直相同的，此時(shí)接收端口只需要根據(jù)AL_Baseaddr、Buffer_index和Buffer_offset就可以確定當(dāng)前數(shù)據(jù)幀的地址信息存放在地址/長度列表的位置，從地址/長度列表取出地址信息，并將數(shù)據(jù)幀存儲在緩存對應(yīng)位置，之后更新交換信息表內(nèi)的ExpeCt_R0字段、Bufferjndex字段、Buff er_offset字段和
4Byte_count 字段。按照傳統(tǒng)的方法，一旦在接收端口出現(xiàn)亂序數(shù)據(jù)幀，就需要讀出緩存中地址/長度列表多個地址/長度對項(xiàng)，并計(jì)算亂序幀應(yīng)該存放在緩存中的地址，這可能需要多次訪問地址/長度列表。圖3為存在于FPGA本地的亂序信息表格式，它主要用來在出現(xiàn)亂序幀時(shí)，存儲當(dāng)前期望數(shù)據(jù)幀在緩存中存放位置的“斷點(diǎn)”信息。亂序信息表包括字段有Exp_R0、Buff_ index和Buff_offset，Exp_R0為期望下一幀的偏移，Buffjndex為地址/長度列表內(nèi)當(dāng)前地址/長度對的索引，Buff_0ffSet為當(dāng)前地址/長度對的索引指向緩存中偏移位置。 亂序信息表內(nèi)的這三個字段分別對應(yīng)交換狀態(tài)信息表內(nèi)的ExpeCt_R0、Buffer_index和 Buffer_offset 字段。當(dāng)數(shù)據(jù)流中出現(xiàn)一個亂序幀時(shí)，接收端口判斷本地是否有對應(yīng)該交換的亂序信息表，若本地不存在亂序信息表，則首先要建立亂序信息表，之后再將交換狀態(tài)信息表內(nèi)的 Expect_RO、Buffer_index和Buffer_offset字段保存在亂序信息表內(nèi)的對應(yīng)位置，接下來在緩存中地址/長度列表內(nèi)查找存儲該幀的地址信息。若本地存在亂序信息表，則首先在亂序信息表內(nèi)查找EXpect_R0字段，判斷有無與當(dāng)前收到亂序幀頭部內(nèi)偏移字段相同，若存在相同的ExpeCt_R0，則直接從亂序信息表取出Buffjndex和Buff_0ffset字段，與交換狀態(tài)信息表內(nèi)的AL_BaSeaddr —同計(jì)算出當(dāng)前亂序幀在緩存中地址信息。若在亂序信息表查詢不到相同的EXpect_R0字段，則在亂序信息表內(nèi)保存當(dāng)前”斷點(diǎn)”信息，之后再在緩存中地址/長度列表內(nèi)搜索地址/長度對，并計(jì)算出當(dāng)前亂序幀在緩存中存放位置。圖4為FC端口在接收到數(shù)據(jù)幀時(shí)的流程圖，詳細(xì)地描述了接收端口對亂序數(shù)據(jù)幀的處理過程。在步驟1中，接收端系統(tǒng)驅(qū)動會準(zhǔn)備存放數(shù)據(jù)幀的緩存塊地址，填寫地址/長度列表信息，并初始化交換狀態(tài)信息表。步驟2中，端口會不斷檢查有無收到的數(shù)據(jù)幀。當(dāng)端口接收到一個數(shù)據(jù)幀后執(zhí)行步驟3，通過系統(tǒng)總線從緩存中讀出該交換對應(yīng)的交換狀態(tài) fn息表ο步驟4中，端口會比較接收數(shù)據(jù)幀頭部內(nèi)Offset字段和交換狀態(tài)信息塊內(nèi)的 Expect_R0字段，判斷接收的數(shù)據(jù)幀是否為亂序幀。若數(shù)據(jù)幀偏移Offset字段和EXpect_R0 字段相等，說明當(dāng)前接收的數(shù)據(jù)幀與先前的接收是連續(xù)的；若兩者并不相等，則當(dāng)前接收的數(shù)據(jù)幀相對于先前的接收是亂序的。對于第一種情況，如步驟5所示，根據(jù)交換狀態(tài)信息表內(nèi)的AL_BaSeaddr字段和 Buffer_index字段，從地址/長度列表取出對應(yīng)的地址/長度對，結(jié)合Buffer_offset字段，即可確定出當(dāng)前數(shù)據(jù)幀在緩存中存放地址信息，之后執(zhí)行步驟15和16，按照獲得的地址信息將數(shù)據(jù)幀寫入緩存中相應(yīng)位置，并根據(jù)具體條件更新交換狀態(tài)信息表內(nèi)的Buffer_ index 字段、Buffer_offset 字段、Expect_R0 字段禾口 Byte_count 字段。對于第二種情況，則執(zhí)行步驟6，通過查看交換狀態(tài)信息表內(nèi)的000字段是否有效，判斷本地亂序信息表是否存在。若000字段有效，則首先執(zhí)行步驟7，查詢亂序信息表內(nèi) Exp_R0字段是否有和當(dāng)前接收數(shù)據(jù)幀的Offset字段相同記錄。若在本地亂序信息表查詢得到記錄，則執(zhí)行步驟9，從亂序信息表取出BufTjndex和BufT_0fTSet字段，與交換狀態(tài)信息表內(nèi)的AL_BaSeaddr —同計(jì)算出當(dāng)前亂序幀在緩存中地址信息，同時(shí)將該行記錄信息從亂序信息表內(nèi)刪除。此后執(zhí)行步驟10，檢查此時(shí)亂序信息表內(nèi)有無其它記錄；若無，則需要設(shè)置000變量和000_index變量無效，并清空該亂序信息表。如果步驟6中000字段無效，在步驟12中創(chuàng)建一個亂序信息表，并設(shè)置000變量和000_indeX變量，之后和步驟8中亂序信息表內(nèi)查詢不到等于偏移(offset)字段的記錄一樣，則執(zhí)行步驟13，根據(jù)交換狀態(tài)信息表內(nèi)的 AL_Baseaddr 字段、Expect_R0 字段、Buffer_index 字段和 Buffer_offset 字段以及接收數(shù)據(jù)幀頭部內(nèi)Offset字段，在地址/長度列表內(nèi)的查找當(dāng)前接收數(shù)據(jù)幀需要的地址/長度對信息，并在步驟14中計(jì)算出當(dāng)前數(shù)據(jù)幀在緩存中存放地址信息。在取得當(dāng)前數(shù)據(jù)幀在緩存中存放地址信息后，執(zhí)行步驟15和16，存儲數(shù)據(jù)幀到緩存適當(dāng)位置，并根據(jù)具體要求，更新交換狀態(tài)信息表內(nèi)的Bufferjndex字段、Buffer, offset字段、Expect_R0字段和Byte_count字段，若000變量和000_index變量設(shè)置，還需要清除交換狀態(tài)信息表內(nèi)的000字段和000_indeX字段。步驟17中，檢查設(shè)置后的Byte_ count字段是否等于交換狀態(tài)信息表內(nèi)的ExpeCt_byte_Cnt，若不相等，說明數(shù)據(jù)幀沒有接收完畢，回到步驟2重新接收下一幀；若兩者相等，則說明數(shù)據(jù)幀接收完畢，執(zhí)行步驟18，向系統(tǒng)發(fā)送完成請求，通知系統(tǒng)處理接收完畢的數(shù)據(jù)。如果亂序數(shù)據(jù)幀之間偏移相差比較大時(shí)，為得到正確的地址/長度對，可能需要多次搜索地址/長度列表。通過引入本地亂序信息表，可以在接收端口出現(xiàn)亂序數(shù)據(jù)幀時(shí)， 減少在緩存中地址/長度列表的搜索地址/長度對的過程。由于在只有在出現(xiàn)亂序的幀交換才需要亂序信息表，這樣就可以允許并行的幀交換可以分時(shí)共享建立亂序信息表需要的存儲資源。以上實(shí)施例是基于幀頭部偏差的處理方法，同時(shí)對基于光纖通道幀頭部內(nèi)的序列計(jì)數(shù)(Seq_Cnt)也有同樣效果。
權(quán)利要求
1.一種基于現(xiàn)場可編程門陣列的光纖I/O亂序幀處理方法，光纖通道的交換由多個非并行的序列組成，而序列由多個相關(guān)的幀組成；系統(tǒng)緩存中存有地址/長度列表；其特征是當(dāng)出現(xiàn)亂序的幀時(shí)，首先在FPGA的本地存儲資源(例如BRAM等)組建一個亂序信息表項(xiàng)，存儲當(dāng)前期望數(shù)據(jù)幀的“斷點(diǎn)”信息，然后通過系統(tǒng)緩存中查詢地址/長度列表，尋找亂序幀對應(yīng)的地址信息，并將該幀寫入緩存相應(yīng)位置；當(dāng)再次出現(xiàn)亂序幀時(shí)，首先在亂序信息表項(xiàng)內(nèi)查詢是否存在期望偏移等于接收幀頭部內(nèi)的偏移，若存在則通過亂序信息表內(nèi)的斷點(diǎn)信息計(jì)算該亂序幀再緩存中的位置，并清除亂序信息表該項(xiàng)對應(yīng)信息；若在亂序信息表項(xiàng)內(nèi)查詢不到結(jié)果，再從緩存中查詢地址/長度列表，查找并計(jì)算亂序幀對應(yīng)的地址信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于現(xiàn)場可編程門陣列的光纖通道I/O亂序幀處理方法，其特征是所述的斷點(diǎn)信息是指期望偏移、緩存地址索引和緩存偏移。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于現(xiàn)場可編程門陣列的光纖通道I/O亂序幀處理方法，其特征是所述的斷點(diǎn)信息是期望序列計(jì)數(shù)、緩存地址索引和緩存偏移。
全文摘要
本發(fā)明是一種基于現(xiàn)場可編程門陣列的光纖I/O亂序幀處理方法，涉及一種存儲技術(shù)，其特征是在FC數(shù)據(jù)幀接收過程中出現(xiàn)亂序幀時(shí)，通過在系統(tǒng)緩存反復(fù)查找地址/長度列表基礎(chǔ)上，利用FPGA內(nèi)的本地存儲資源組建一個亂序信息表項(xiàng)，用來在出現(xiàn)亂序幀時(shí)，存儲當(dāng)前期望數(shù)據(jù)幀的“斷點(diǎn)”信息。當(dāng)再次出現(xiàn)亂序幀時(shí)，首先在亂序信息表項(xiàng)內(nèi)查詢是否存在期望偏移等于接收幀頭部內(nèi)的偏移。若在亂序信息表項(xiàng)內(nèi)查詢不到結(jié)果，再從緩存中查詢地址/長度列表，查找并計(jì)算亂序幀對應(yīng)的地址信息，這樣可以減少在緩存中搜索的地址/長度列表次數(shù)，提高數(shù)據(jù)交換的效率。
文檔編號H04L1/00GK102215162SQ20111007138
公開日2011年10月12日 申請日期2011年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月24日
發(fā)明者張慶敏, 張衡, 李天仁, 胡剛 申請人:無錫眾志和達(dá)存儲技術(shù)有限公司