CN107451092A - 一种基于ib网络的数据传输系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于IB网络的数据传输系统，包括第一主机和第二主机，第一主机和第二主机通过IB网络连接，其中：第一主机，用于创建服务端通信进程，在接收到第二主机的数据请求时，利用服务端通信进程通过IB网络将目标数据发送给第二主机，之后结束服务端通信进程。目标数据为根据RDMA协议按照设定的数据格式进行封装后得到的数据。第二主机，用于创建客户端通信进程，向第一主机发送数据请求，接收第一主机发送的目标数据，结束客户端通信进程。应用本发明实施例提供的技术方案，利用RDMA协议进行数据传输，提高了IB网络下的数据传输的效率。

Description

一种基于IB网络的数据传输系统
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种基于IB网络的数据传输系统。
背景技术
在通信技术领域，追求更高的数据传输效率一直是数据通信的研究方向之一。特别是在高性能多核计算机中，随着高性能并行计算技术以及网络技术的不断发展，实现高性能计算机不同计算节点间的高速通信已经成为新的研究焦点。
目前，基于IB(Infiniband，无限带宽技术)网络架构下的RTI(运行支撑软件)通信机制是一种比较成熟的计算节点间的通信机制，如何基于IB网络架构下的RTI通信机制，对IB网络进行通信的优化，以提高IB网络下的数据传输效率，是目前本领域技术人员急需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于IB网络的数据传输系统，以利用RDMA协议进行数据传输，提高了IB网络下的数据传输的效率。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种基于IB网络的数据传输系统，包括第一主机和第二主机，所述第一主机和所述第二主机通过IB网络连接，其中：
所述第一主机，用于创建服务端通信进程，在接收到所述第二主机的数据请求时，利用所述服务端通信进程通过所述IB网络将目标数据发送给所述第二主机，结束所述服务端通信进程，所述目标数据为根据RDMA协议按照设定的数据格式进行封装后得到的数据；
所述第二主机，用于创建客户端通信进程，向所述第一主机发送所述数据请求，接收所述第一主机发送的所述目标数据，结束所述客户端通信进程。
优选的，所述数据格式包括所述目标数据的数据内容以及与所述目标数据相关的RDMA资源标识。
优选的，所述目标数据的数据内容包括所述第一主机的地址和端口号、数据长度、所述第一主机的数据发送缓存大小以及所述第二主机的数据接收缓存大小。
优选的，所述第一主机，还用于：
在所述创建服务端通信进程之后，启动对所述服务端通信进程的监听操作。
优选的，所述第一主机，还用于：
在所述启动对所述服务端通信进程的监听操作之后，根据所述RDMA协议为所述目标数据注册数据发送缓存。
优选的，所述第一主机，具体用于：
在接收到所述第二主机的数据请求时，将目标数据添加到消息发送队列中，利用所述服务端通信进程通过所述IB网络将所述消息发送队列中的所述目标数据发送给所述第二主机。
优选的，所述第二主机，还用于：
在所述创建客户端通信进程之后，获取所述第一主机的设备信息。
优选的，所述第一主机，还用于在所述创建服务端通信进程之后、所述接收到所述第二主机的数据请求之前，创建与所述第二主机通信连接的通道；
所述第二主机，还用于在所述创建客户端通信进程之后、所述向所述第一主机发送所述数据请求之前，连接至所述通道。
优选的，所述第一主机，还用于：
在所述结束所述服务端通信进程之前，关闭所述通道。
优选的，所述第一主机和所述第二主机的底层通信协议均为所述RDMA协议。
应用本发明实施例所提供的技术方案，第一主机和第二主机通过IB网络连接，第一主机用于创建服务端通信进程，在接收到第二主机的数据请求时，利用服务端通信进程通过IB网络将目标数据发送给第二主机，结束服务端通信进程，目标数据为根据RDMA协议按照设定的数据格式进行封装后得到的数据；第二主机用于创建客户端通信进程，向第一主机发送数据请求，接收第一主机发送的目标数据，结束客户端通信进程。
本发明根据RDMA协议对目标数据按照设定的数据格式进行封装，使得目标数据在主机之间的传输为基于IB网络下的根据RDMA协议进行的数据传输，提高了IB网络下的数据传输的效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明中一种基于IB网络的数据传输系统的结构示意图
图2为本发明中第一主机的工作流程示意图。
图3为本发明中第二主机的工作流程示意图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种基于IB网络的数据传输系统，利用RDMA协议进行数据传输，提高了IB网络下的数据传输的效率。
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。
请参考图1，为本发明中一种基于IB网络的数据传输系统的结构示意图，该系统包括第一主机101和第二主机102，第一主机101和第二主机102通过IB网络连接，其中：
第一主机101，用于创建服务端通信进程，在接收到第二主机102的数据请求时，利用服务端通信进程通过IB网络将目标数据发送给第二主机102，结束服务端通信进程，目标数据为根据RDMA协议按照设定的数据格式进行封装后得到的数据；
第二主机102，用于创建客户端通信进程，向第一主机101发送数据请求，接收第一主机101发送的目标数据，结束客户端通信进程。
IB网络架构下通常使用的数据传输协议为TCP/IP协议，本发明使用RDMA协议进行数据传输。相较于TCP/IP协议，RDMA(Remote Direct Memory Access，远程直接数据存取)协议能够减少数据传输过程中的拷贝次数。具体地，RDMA协议可以通过网络把数据直接传入主机的存储区，将数据从一个主机快速移动到其他主机的存储器中。通过RDMA协议进行数据传输，在不需要任何主机的内核内存参与的情况下，不执行任何数据复制，并且不对主机操作系统造成任何影响。因次，在IB网络下基于RDMA协议进行数据传输，能够提高IB网络下的数据传输效率。
在第一主机101和第二主机102通过IB网络连接后，第一主机101创建服务端通信进程。第一主机101可以通过通信模块并根据RDMA协议创建服务端通信进程，具体的，可以创建服务端通信进程的端点endpoint，表示第一主机101启动了该服务端通信进程，创建端点可表示为rdma_create_ep。可参阅图2所示的步骤S201，S201的操作为：创建服务端endpoint。
当然，在第一主机101和第二主机102通过IB网络连接后，第二主机102也可以根据RDMA协议创建客户端通信进程，客户端通信进程的创建可以与服务端通信进程的创建相互参照。可以参阅图3所示的步骤S301，S301的操作为：创建客户端endpoint。
第二主机102在创建客户端通信进程之后，向第一主机101发送数据请求，并接收第一主机101发送的目标数据。相应的，第一主机101创建服务端通信进程之后，在接收到第二主机102的数据请求时，利用服务端通信进程通过IB网络将目标数据发送给第二主机102。可参阅图2所示的步骤S207和S208，S207的操作为：接收数据请求；S208的操作为：发送目标数据。并参阅图3所示的步骤S306和S307，S306的操作为：发送数据请求；S307的操作为：接收目标数据。
第一主机101可以根据RDMA协议向第二主机102发送目标数据，发送目标数据可以表示为rdma_post_send。第一主机101可以将目标数据按照设定的帧格式进行划分，得到多个数据块，在每一次发送一个数据块后，确定是否接收到第二主机102的相应的反馈数据，如果是，则继续发送下一个数据块，否则重复发送该数据块或者停止向第二主机102发送其他数据块。第一主机101接收数据可以表示为rdma_post_recv。
在本发明的一种具体实施方式中，第二主机102在创建客户端通信进程之后，还用于获取第一主机101的设备信息。可参阅图3所示的步骤S302，S302的操作为：获取第一主机101的设备信息。第二主机102可以获取第一主机101的设备地址以及设备端口号等信息，获取第一主机101的设备信息可以表示为ibv_query_device、ibv_query_qp和ibv_query_port。第二主机102获取第一主机101的设备信息之后，可以根据第一主机101的设备信息，向第一主机101发送数据请求。
第一主机101在将目标数据发送给第二主机102之后，可以结束服务端通信进程。具体的，第一主机101可以根据RDMA协议，释放在创建服务端通信进程时创建的服务端通信进程的端点，释放服务端通信进程的端点可以表示为rdma_destory_ep，可参阅图2所示的步骤S211，S211的操作为：释放服务端endpoint。当然，第二主机102在接收第一主机101发送的目标数据之后，可以结束客户端通信进程。可参阅图3所示的步骤S310，S310的操作为：释放客户端endpoint。客户端通信进程的结束可以与服务端通信进程的结束相互参照。
需要指出的是，目标数据为根据RDMA协议按照设定的数据格式进行封装后得到的数据。第一主机101可以对目标数据进行数据格式的设定，使得目标数据能够通过RDMA协议进行数据传输，并且在不修改通信模块以外的其他模块的前提下，完成对目标数据的封装。
在本发明的一种具体实施方式中，可以设定目标数据的数据内容以及与目标数据相关的RDMA资源标识。具体的，目标数据的数据内容可以包括第一主机101的地址和端口号、数据长度、第一主机101的数据发送缓存大小以及第二主机102的数据接收缓存大小。设定目标数据的数据内容以及与目标数据相关的RDMA资源标识的代码可以为：
应用本发明实施例所提供的技术方案，第一主机和第二主机通过IB网络连接，第一主机用于创建服务端通信进程，在接收到第二主机的数据请求时，利用服务端通信进程通过IB网络将目标数据发送给第二主机，结束服务端通信进程，目标数据为根据RDMA协议按照设定的数据格式进行封装后得到的数据；第二主机用于创建客户端通信进程，向第一主机发送数据请求，接收第一主机发送的目标数据，结束客户端通信进程。
本发明根据RDMA协议对目标数据按照设定的数据格式进行封装，使得目标数据在主机之间的传输为基于IB网络下的根据RDMA协议进行的数据传输，提高了IB网络下的数据传输的效率。
在本发明的一种具体实施方式中，第一主机101还用于：在创建服务端通信进程之后，启动对服务端通信进程的监听操作。第一主机101可以根据RDMA协议启动一个监听操作实现对服务端通信进程的管理，以便其他进程能够调用该服务端通信进程，启动监听操作可表示为rdma_listen。可参阅图2所示的步骤S202，S202的操作为：监听服务端通信进程。
在本发明的一种具体实施方式中，第一主机101还用于在启动对服务端通信进程的监听操作之后，根据RDMA协议为目标数据注册数据发送缓存。具体的，第一主机101可以根据目标数据的数据大小，根据RDMA协议为目标数据注册数据发送缓存，注册数据发送缓存可以表示为rdma_reg_msgs。当然，第二主机102也可以注册数据接收缓存，注册数据接收缓存的操作与注册数据发送缓存的操作可以相互对应参照。可参阅图2所示的步骤S204以及图3所示的步骤S303，S204的操作为：注册数据发送缓存，S303的操作为：注册数据接收缓存。
当然，采用本发明的该种实施方式，可以在第一主机101断开与第二主机102的连接之后，根据RDMA协议释放数据发送缓存，释放数据发送缓存可以表示为rdma_dereg_mv，相应的，第二主机102也可以释放数据接收缓存，释放数据接收缓存的操作可以和释放数据发送缓存的操作相互参照。可参阅图2所示的步骤S210和图3所示的步骤S309，S210的操作为：释放数据发送缓存，S309的操作为：释放数据接收缓存。
需要说明的是，第一主机101在启动监听操作之后，注册数据发送缓存之前，可以等待第二主机102的连接。具体的，可以根据RDMA协议，周期性的检测是否有第二主机102的连接请求，获取第二主机102的连接请求可以表示为rdma_get_request。可参阅图2所示的步骤S203，S203的操作为：获取第二主机102的连接请求。
在本发明的一种具体实施方式中，第一主机101还用于：在创建服务端通信进程之后，接收到第二主机102的数据请求之前，创建与第二主机102通信连接的通道。具体的，第一主机101可以在注册数据发送缓存之后，并且在接收到第二主机102的连接请求之后，根据RDMA协议创建与第二主机102通信连接的通道。创建通信连接通道可以表示为rdma_accept。
需要说明的是，第一主机101可以同时与多个其他主机连接，在接收其他主机的连接请求时，可以同时接收多个主机的连接请求，也可以根据多个连接请求，分别创建与各个主机进行通信连接的多个通道。第一主机101可以通过创建通信连接的连接通道，完成后续的与第二主机102进行数据传输的步骤，创建通信连接可以是进行数据传输的前提。
当然，采用本发明的该种实施方式，在结束数据传输之后，在结束服务端通信进程之前，第一主机101可以关闭与第二主机102进行通信连接的通道，关闭连接通道可以表示为rdma_disconnect。可参阅图2所示的步骤S205和步骤S209，S205的操作为：创建连接通道，S209的操作为：关闭连接通道。当然，第二主机102可以通过该连接通道与第一主机101进行通信连接，第二主机102连接至第一主机101可以表示为rdma_connect。在数据传输完成之后，第二主机102可以断开与第一主机101的通信连接。可参阅图3所示的步骤S304和步骤S308，S304的操作为：建立与第一主机101的连接，S308的操作为：关闭与第一主机101的连接。
在本发明的一种具体实施方式中，第一主机101具体用于：在接收到第二主机102的数据请求时，将目标数据添加到消息发送队列中，利用服务端通信进程通过IB网络将消息发送队列中的目标数据发送给第二主机102。第一主机101可以将目标数据置入消息发送队列，当消息发送队列中的数据不能及时发送时，可以进行等待，直至消息发送队列中的数据被发送。设置消息发送队列可以表示为ibv_modify_qp。当然，也可以设置超时时长，当超过超时时长时目标数据仍在消息发送队列中，可以删除消息发送队列并且重新设置新的消息发送队列，并不影响本发明的实施。当然，第二主机102可以设置消息接收队列，设置消息接收队列的操作可以和设置消息发送队列的操作相互参照。可以参阅图2所示的步骤S206和图3所示的步骤S305，S206的操作为：设置消息发送队列，S305的操作为设置消息接收队列。
在本发明的一种具体实施方式中，第一主机101和第二主机102的底层通信协议均为RDMA协议。根据IB网络的运行机制以及各个不同模块的关系，将第一主机101和第二主机102的底层通信协议全部替换为RDMA协议，将第一主机101的通信模块服务端代码以及第二主机102的通信模块客户端代码进行修改。
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。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的技术方案及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于IB网络的数据传输系统，其特征在于，包括第一主机和第二主机，所述第一主机和所述第二主机通过IB网络连接，其中：
所述第一主机，用于创建服务端通信进程，在接收到所述第二主机的数据请求时，利用所述服务端通信进程通过所述IB网络将目标数据发送给所述第二主机，结束所述服务端通信进程，所述目标数据为根据RDMA协议按照设定的数据格式进行封装后得到的数据；
所述第二主机，用于创建客户端通信进程，向所述第一主机发送所述数据请求，接收所述第一主机发送的所述目标数据，结束所述客户端通信进程。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据格式包括所述目标数据的数据内容以及与所述目标数据相关的RDMA资源标识。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述目标数据的数据内容包括所述第一主机的地址和端口号、数据长度、所述第一主机的数据发送缓存大小以及所述第二主机的数据接收缓存大小。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一主机，还用于：
在所述创建服务端通信进程之后，启动对所述服务端通信进程的监听操作。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述第一主机，还用于：
在所述启动对所述服务端通信进程的监听操作之后，根据所述RDMA协议为所述目标数据注册数据发送缓存。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一主机，具体用于：
在接收到所述第二主机的数据请求时，将目标数据添加到消息发送队列中，利用所述服务端通信进程通过所述IB网络将所述消息发送队列中的所述目标数据发送给所述第二主机。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二主机，还用于：
在所述创建客户端通信进程之后，获取所述第一主机的设备信息。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，
所述第一主机，还用于在所述创建服务端通信进程之后、所述接收到所述第二主机的数据请求之前，创建与所述第二主机通信连接的通道；
所述第二主机，还用于在所述创建客户端通信进程之后、所述向所述第一主机发送所述数据请求之前，连接至所述通道。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述第一主机，还用于：
在所述结束所述服务端通信进程之前，关闭所述通道。
10.根据权利要求1至9任一项所述的系统，其特征在于，所述第一主机和所述第二主机的底层通信协议均为所述RDMA协议。
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