CN105162725B - 一种对协议处理流水线报文地址进行预处理的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种对协议处理流水线报文地址进行预处理的方法及装置，包括：将待处理报文按照预设规则分为N组，以使相同地址的报文位于相同的分组中；获取前L‑1个正在流水线上处理的报文的地址信息，将其所属的地址分组作为第一地址分组；将所述待处理报文中有效地址所属的第二地址分组与所述第一地址分组进行比较，确定目标分组；从所述目标分组中选择待处理报文送入协议处理流水线。本发明所提供的对协议处理流水线报文地址进行预处理的方法及装置，使得进入流水线的报文序列的地址分布更加分散，有效降低了流水线中出现同一地址报文的概率，从而减少了流水线的停顿，提升了系统协议处理速度和报文吞吐率。

Description

一种对协议处理流水线报文地址进行预处理的方法及装置
技术领域
本发明涉及计算机技术领域，特别是涉及一种对协议处理流水线报文地址进行预处理的方法及装置。
背景技术
在多路服务器内存一致性协议处理器中，为提高系统处理速度和吞吐率，对协议报文的处理通常采用流水线设计。而流水线结构往往会遇到需要流水线停顿的情况。这是由于同一条流水线中两个报文地址相同会导致错误的读写，所以流水线在探测到入口报文地址和当前正在流水线中处理的报文地址相同时会暂停报文送入，等待当前报文处理完成后再送入新的报文。这样的停顿会降低流水线的处理速率，减小流水线报文吞吐率。
为了尽可能减少流水线停顿发生，流水线设计中常用到数据转发的方法，即在不同的流水线阶段之间设置旁路分支，让某一阶段产生的数据能够跨越若干级，直接送到较早的流水线阶段。但转发设计仍然无法避免所有类型的流水线停顿，另一方面增加了设计的复杂度。对于多级流水线而言，数据转发设计是十分困难的。
因此，提供一种对进入流水线的报文序列进行预处理，使得进入流水线的报文序列的地址分布更加分散的方法及装置是非常有必要的。
发明内容
本发明的目的是提供一种对协议处理流水线报文地址进行预处理的方法及装置，以使进入流水线的报文序列的地址分布更加分散，有效降低流水线中出现同一地址报文的概率，从而减少流水线停顿，提升系统协议处理速度和报文吞吐率。
为解决上述技术问题，本发明提供一种对协议处理流水线报文地址进行预处理的方法，包括：
将待处理报文按照预设规则分为N组，以使相同地址的报文位于相同的分组中，所述N的值大于等于L的值，所述L为满足流水线连续工作的最小相同地址报文的间隔；
获取前L-1个正在流水线上处理的报文的地址信息，将其所属的地址分组作为第一地址分组；
将所述待处理报文中有效地址所属的第二地址分组与所述第一地址分组进行比较；
当所述第二地址分组中存在与所述第一地址分组不同的分组时，将所述不同的分组中预设优先级最高的分组确定为目标分组；当所述第二地址分组都包含在所述第一地址分组内时，将最靠近流水线后级的分组确定为所述目标分组；
从所述目标分组中选择待处理报文送入协议处理流水线。
可选地，所述从所述目标分组中选择待处理报文送入协议处理流水线包括：
当所述待处理报文为M种，所述M为大于1的正整数时，在M类所述待处理报文中选择一类送入协议处理流水线。
可选地，所述在M类所述待处理报文中选择一类送入协议处理流水线包括：
对M类所述待处理报文进行查询，直到查找到有效报文为止，将所述有效报文对应分组的报文送入协议处理流水线。
可选地，所述在M类所述待处理报文中选择一类送入协议处理流水线包括：
按预设顺序从M类报文中优先选择满足地址相异条件的分组，将所述分组的报文送入协议处理流水线。
可选地，所述将待处理报文按照预设规则分为N组包括：
将所述待处理报文的地址的低K位作为分路器的选通信号，将待处理报文分为N组，其中，所述K与所述N的值满足2K＝N。
本发明还提供了一种对协议处理流水线报文地址进行预处理的装置，包括：
分组模块，用于将待处理报文按照预设规则分为N组，以使相同地址的报文位于相同的分组中，所述N的值大于等于L的值，所述L为满足流水线连续工作的最小相同地址报文的间隔；
获取模块，用于获取前L-1个正在流水线上处理的报文的地址信息，将其所属的地址分组作为第一地址分组；
比较模块，用于将所述待处理报文中有效地址所属的第二地址分组与所述第一地址分组进行比较；
确定模块，用于当所述第二地址分组中存在与所述第一地址分组不同的分组时，将所述不同的分组中预设优先级最高的分组确定为目标分组；当所述第二地址分组都包含在所述第一地址分组内时，将最靠近流水线后级的分组确定为所述目标分组；
发送模块，用于从所述目标分组中选择待处理报文送入协议处理流水线。
可选地，所述发送模块用于从所述目标分组中选择待处理报文送入协议处理流水线包括：
所述发送模块具体用于当所述待处理报文为M种，所述M为大于1的正整数时，在M类所述待处理报文中选择一类送入协议处理流水线。
可选地，所述发送模块用于在M类所述待处理报文中选择一类送入协议处理流水线包括：
所述发送模块具体用于对M类所述待处理报文进行查询，直到查找到有效报文为止，将所述有效报文对应分组的报文送入协议处理流水线。
可选地，所述发送模块用于在M类所述待处理报文中选择一类送入协议处理流水线包括：
所述发送模块具体用于按预设顺序从M类报文中优先选择满足地址相异条件的分组，将所述分组的报文送入协议处理流水线。
可选地，所述分组模块用于将待处理报文按照预设规则分为N组包括：
所述分组模块具体用于将所述待处理报文的地址的低K位作为分路器的选通信号，将待处理报文分为N组，其中，所述K与所述N的值满足2K＝N。
本发明所提供的对协议处理流水线报文地址进行预处理的方法及装置，通过将待处理报文按照预设规则分为N组，以使相同地址的报文位于相同的分组中；根据前L-1个已经在流水线中的报文的第一地址分组情况，在第二地址分组中选取出最适合发送到流水线的一组。选取的原则是尽量不与前L-1个报文的地址分组相同。若当前有效报文地址组均包含在前L-1个报文的地址组内，则选择最靠近流水线后级的分组，从而使得出现同地址冲突流水线停顿周期数最少。
可见，本发明所提供的对协议处理流水线报文地址进行预处理的方法及装置，使得进入流水线的报文序列的地址分布更加分散，有效降低了流水线中出现同一地址报文的概率，从而减少了流水线的停顿，提升了系统协议处理速度和报文吞吐率。
附图说明
图1为本发明所提供的对协议处理流水线报文地址进行预处理的方法的一种具体实施方式的流程图；
图2为本发明所提供的对协议处理流水线报文地址进行预处理的方法的另一种具体实施方式的流程图；
图3为本发明所提供的对协议处理流水线报文地址进行预处理的结构示意图；
图4为本发明所提供的对协议处理流水线报文地址进行预处理的装置的一种具体实施方式的结构框图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明所提供的对协议处理流水线报文地址进行预处理的方法的一种具体实施方式的流程图如图1所示，该方法包括：
步骤S101：将待处理报文按照预设规则分为N组，以使相同地址的报文位于相同的分组中，所述N的值大于等于L的值，所述L为满足流水线连续工作的最小相同地址报文的间隔；
具体地，L为满足流水线连续工作的最小相同地址报文间隔，即当两个地址相同的报文进入流水线的间隔大于或者等于L时，流水线无需停顿。L可以根据流水线的结构确定，其中流水线结构主要考虑协议处理流水线分级数目和数据转发设计。
根据同一地址报文的最小间隔L确定地址分组数N，N的值需要大于等于L的值。进一步地，为了便于根据地址对报文进行均匀分组，N的值可以为2的幂次。
步骤S102：获取前L-1个正在流水线上处理的报文的地址信息，将其所属的地址分组作为第一地址分组；
步骤S103：将所述待处理报文中有效地址所属的第二地址分组与所述第一地址分组进行比较；
步骤S104：当所述第二地址分组中存在与所述第一地址分组不同的分组时，将所述不同的分组中预设优先级最高的分组确定为目标分组；当所述第二地址分组都包含在所述第一地址分组内时，将最靠近流水线后级的分组确定为所述目标分组；
步骤S105：从所述目标分组中选择待处理报文送入协议处理流水线。
本发明所提供的对协议处理流水线报文地址进行预处理的方法，通过将待处理报文按照预设规则分为N组，以使相同地址的报文位于相同的分组中；根据前L-1个已经在流水线中的报文的第一地址分组情况，在第二地址分组中选取出最适合发送到流水线的一组。选取的原则是尽量不与前L-1个报文的地址分组相同。若当前有效报文地址组均包含在前L-1个报文的地址组内，则选择最靠近流水线后级的分组，从而使得出现同地址冲突流水线停顿周期数最少。
可见，本发明所提供的对协议处理流水线报文地址进行预处理的方法，使得进入流水线的报文序列的地址分布更加分散，有效降低了流水线中出现同一地址报文的概率，从而减少了流水线的停顿，提升了系统协议处理速度和报文吞吐率。
在上一实施例的基础上，当待处理的报文有M种、M为大于1的正整数时，在根据报文的地址信息进行了第一次调度后，需要在M类报文中进行第二次调度，从而选择一类报文送入到协议处理流水线上。如图2所示，本发明所提供的对协议处理流水线报文地址进行预处理的方法的另一种具体实施方式的流程图如图2所示，该方法包括：
步骤S201：将待处理报文按照预设规则分为N组，以使相同地址的报文位于相同的分组中，所述N的值大于等于L的值，所述L为满足流水线连续工作的最小相同地址报文的间隔；
该步骤中，将同一类型的报文按照地址分为N组，缓存在N个存储器中。
具体地，可以将前级送入的同一类型的报文送入1：N分路器，将报文地址的低K位(2K＝N)作为分路器的选通信号，分路后的报文分别存储到N个存储器当中。
步骤S202：获取前L-1个正在流水线上处理的报文的地址信息，将其所属的地址分组作为第一地址分组；
步骤S203：将所述待处理报文中有效地址所属的第二地址分组与所述第一地址分组进行比较；
步骤S204：当所述第二地址分组中存在与所述第二地址分组不同的分组时，将所述不同的分组中预设优先级最高的分组确定为目标分组；当所述第二地址分组都包含在所述第一地址分组内时，将最靠近流水线后级的分组确定为所述目标分组；
该步骤中，根据已发送的报文地址信息进行第一级调度，在每一类报文的N组中选出最适合发送到流水线的一组。具体为，根据前L-1个已经在流水线中的报文的地址来判断下一个进入流水线的报文应该从哪个地址分组里选取。选取的原则是尽量不与之前L-1个报文的地址分组相同。若当前有效报文地址组都包含在前L-1个报文的地址组内，表明有和当前有效报文地址组相同的报文正在流水线中被处理，选择最靠近流水线后级的组，这样出现同地址冲突流水线停顿周期数最少。
步骤S205：在M类所述待处理报文中选择一类送入协议处理流水线。
在该步骤中，可以是对M类报文的轮询，也可以从各类报文中优先选择满足地址组相异条件的组。选中某类报文的某组后，即对应到一个存储器，按照先进先出的原则读取该存储器中存储的报文，将其送往协议处理流水线。
下面通过另一具体实施例对本发明所提供的对协议处理流水线报文地址进行预处理的方法做进一步说明。
请参照图3，图3为本发明所提供的对协议处理流水线报文地址进行预处理的结构示意图。假设系统共有五种类型的报文，即M＝5。流水线要求的同一地址报文的最小间隔L为4，由此可以确定N的最小值为4(N大于等于L，且为2的幂次)。
这样将五种类型的报文每种分为4组，分路后的报文存储在四个存储器中。下文中四个地址分组以数字1、2、3、4来代表。
第一级调度需要前L-1个即前3个正在流水线中处理的报文的地址信息。假设这三个已送往流水线的报文，其报文地址所在的分组为A、B、C(A、B、C∈{1,2,3,4})，A早于B早于C，那么第一级调度规则如下：
1)若该类报文中有和A、B、C地址不相同的组，则按1>2>3>4的优先级选择相异组；
2)若该类报文中全部有效地址分组都包含在A或B或C中，判断A和C是否相同：
若A＝C，按B>C＝A的优先级选择待发送报文；
若A！＝C，按A>B>C的优先级选择待发送报文。
第二级调度，即五种类型报文选择哪种类型送入协议处理流水线，可能的两种调度方案分别描述如下：
方案一：
调度时按序对五类报文进行查询，直到查找到有有效报文的大类为止，将该大类经过第一级调度后选中的报文送出。每次查找的第一类报文即优先级最高的报文，在调度完成时按顺序切换到下一类。以A、B、C、D、E代表五种类型报文，设查询的顺序为A->B->C->D->E,当前一次查询优先级为B>C>D>E>A时，成功调度一次报文后的查询优先级切换为C>D>E>A>B。
方案二：
调度时首先按序对五类报文查询，直到查找到任意一类报文有满足第一级调度中条件1)的报文为止。如果所有五类报文都没有满足条件1)的组，则按相同的顺序查找哪一类有满足条件2)的组。同方案一一样，完成一次调度后切换查询优先级。
综上，方案一可保证各类报文被访问的机会均等，但牺牲了一定的灵活性。方案二最大地实现了送出报文的地址交叉性，但是在特定时间窗口内对五类报文的访问不均衡。
下面对本发明实施例提供的对协议处理流水线报文地址进行预处理的装置进行介绍，下文描述的装置与上文描述的方法可相互对应参照。
请参照图4，图4为本发明所提供的对协议处理流水线报文地址进行预处理的装置的一种具体实施方式的结构框图，该装置可以包括：
分组模块100，用于将待处理报文按照预设规则分为N组，以使相同地址的报文位于相同的分组中，所述N的值大于等于L的值，所述L为满足流水线连续工作的最小相同地址报文的间隔；
获取模块200，用于获取前L-1个正在流水线上处理的报文的地址信息，将其所属的地址分组作为第一地址分组；
比较模块300，用于将所述待处理报文中有效地址所属的第二地址分组与所述第一地址分组进行比较；
确定模块400，用于当所述第二地址分组中存在与所述第一地址分组不同的分组时，将所述不同的分组中预设优先级最高的分组确定为目标分组；当所述第二地址分组都包含在所述第一地址分组内时，将最靠近流水线后级的分组确定为所述目标分组；
发送模块500，用于从所述目标分组中选择待处理报文送入协议处理流水线。
可选地，所述发送模块具体用于当所述待处理报文为M种，所述M为大于1的正整数时，在M类所述待处理报文中选择一类送入协议处理流水线。
具体地，上述发送模块在M类所述待处理报文中选择一类送入协议处理流水线可以通过对M类所述待处理报文进行查询，直到查找到有效报文为止，将所述有效报文对应分组的报文送入协议处理流水线。或者通过按预设顺序从M类报文中优先选择满足地址相异条件的分组，将所述分组的报文送入协议处理流水线。
可选地，所述分组模块具体用于将所述待处理报文的地址的低K位作为分路器的选通信号，将待处理报文分为N组，其中，2K＝N。
本发明所提供的对协议处理流水线报文地址进行预处理的装置，将准备进入协议处理流水线的报文按地址进行分组，结合已发送报文地址信息，将不同地址组的报文交叉发送到流水线，降低协议处理流水线因报文地址相同而停顿的概率，从而减少了流水线的停顿，提升了系统协议处理速度和报文吞吐率。
本申请通过利用已调度报文的地址信息对进入流水线的数据的报文序列进行重排，使得报文序列中地址的分布更加分散，有效降低了流水线出现停顿的概率。相比通过数据转发方式避免流水线停顿的方法，本申请实现起来更加方便，逻辑更加简单，是数据转发方式的有益补充。当流水线级数较多时，可替代数据转发作为避免流水线冒险的主要手段，在协议处理流水线设计中具有较高的技术价值。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种对协议处理流水线报文地址进行预处理的方法，其特征在于，包括：
将待处理报文按照预设规则分为N组，以使相同地址的报文位于相同的分组中，所述N的值大于等于L的值，所述L为满足流水线连续工作的最小相同地址报文的间隔；
获取前L-1个正在流水线上处理的报文的地址信息，将其所属的地址分组作为第一地址分组；
将所述待处理报文中有效地址所属的第二地址分组与所述第一地址分组进行比较；
当所述第二地址分组中存在与所述第一地址分组不同的分组时，将所述不同的分组中预设优先级最高的分组确定为目标分组；当所述第二地址分组都包含在所述第一地址分组内时，将最靠近流水线后级的分组确定为所述目标分组；
从所述目标分组中选择待处理报文送入协议处理流水线。
2.如权利要求1所述的对协议处理流水线报文地址进行预处理的方法，其特征在于，所述从所述目标分组中选择待处理报文送入协议处理流水线包括：
当所述待处理报文为M种，所述M为大于1的正整数时，在M类所述待处理报文中选择一类送入协议处理流水线。
3.如权利要求2所述的对协议处理流水线报文地址进行预处理的方法，其特征在于，所述在M类所述待处理报文中选择一类送入协议处理流水线包括：
对M类所述待处理报文进行查询，直到查找到有效报文为止，将所述有效报文对应分组的报文送入协议处理流水线。
4.如权利要求2所述的对协议处理流水线报文地址进行预处理的方法，其特征在于，所述在M类所述待处理报文中选择一类送入协议处理流水线包括：
按预设顺序从M类报文中优先选择满足地址相异条件的分组，将所述分组的报文送入协议处理流水线。
5.如权利要求1至4任一项所述的对协议处理流水线报文地址进行预处理的方法，其特征在于，所述将待处理报文按照预设规则分为N组包括：
将所述待处理报文的地址的低K位作为分路器的选通信号，将待处理报文分为N组，其中，所述K与所述N的值满足2K＝N。
6.一种对协议处理流水线报文地址进行预处理的装置，其特征在于，包括：
分组模块，用于将待处理报文按照预设规则分为N组，以使相同地址的报文位于相同的分组中，所述N的值大于等于L的值，所述L为满足流水线连续工作的最小相同地址报文的间隔；
获取模块，用于获取前L-1个正在流水线上处理的报文的地址信息，将其所属的地址分组作为第一地址分组；
比较模块，用于将所述待处理报文中有效地址所属的第二地址分组与所述第一地址分组进行比较；
确定模块，用于当所述第二地址分组中存在与所述第一地址分组不同的分组时，将所述不同的分组中预设优先级最高的分组确定为目标分组；当所述第二地址分组都包含在所述第一地址分组内时，将最靠近流水线后级的分组确定为所述目标分组；
发送模块，用于从所述目标分组中选择待处理报文送入协议处理流水线。
7.如权利要求6所述的对协议处理流水线报文地址进行预处理的装置，其特征在于，所述发送模块用于从所述目标分组中选择待处理报文送入协议处理流水线包括：
所述发送模块具体用于当所述待处理报文为M种，所述M为大于1的正整数时，在M类所述待处理报文中选择一类送入协议处理流水线。
8.如权利要求7所述的对协议处理流水线报文地址进行预处理的装置，其特征在于，所述发送模块用于在M类所述待处理报文中选择一类送入协议处理流水线包括：
所述发送模块具体用于对M类所述待处理报文进行查询，直到查找到有效报文为止，将所述有效报文对应分组的报文送入协议处理流水线。
9.如权利要求7所述的对协议处理流水线报文地址进行预处理的装置，其特征在于，所述发送模块用于在M类所述待处理报文中选择一类送入协议处理流水线包括：
所述发送模块具体用于按预设顺序从M类报文中优先选择满足地址相异条件的分组，将所述分组的报文送入协议处理流水线。
10.如权利要求6至9任一项所述的对协议处理流水线报文地址进行预处理的装置，其特征在于，所述分组模块用于将待处理报文按照预设规则分为N组包括：
所述分组模块具体用于将所述待处理报文的地址的低K位作为分路器的选通信号，将待处理报文分为N组，其中，所述K与所述N的值满足2K＝N。
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