CN108009032A - 一种Infiniband网络通信方法、节点、设备及存储介质 - Google Patents

一种Infiniband网络通信方法、节点、设备及存储介质 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种Infiniband网络通信方法、节点、设备及存储介质，该方法包括：获取接收节点上的SRQ与每一进程的对应关系；其中，所述对应关系为所述接收节点上任一进程与该进程创建的SRQ的对应关系；根据所述对应关系确定出目标接收进程对应的SRQ标识，以确定目标SRQ；当发送节点上的当前发送进程向所述目标接收进程发送消息时，通过预先建立的通信连接向所述目标SRQ发送相应消息，以便所述目标接收进程接收该消息，实现当前发送进程与所述目标接收进程的通信。本发明公开的通信方法能够减少单个节点上可靠连接数目，进而有效减少可靠连接通信所需的内存开销。

Description

一种Infiniband网络通信方法、节点、设备及存储介质
技术领域
本发明涉及数据存储领域，特别涉及一种Infiniband网络通信方法、节点、设备及存储介质。
背景技术
InfiniBand(无限带宽技术)是一种开放的处理器及IO互连标准，具有高带宽、低延时等特点，目前已经成为HPC(High Performance Computing，即高性能计算)机群互连的主流网络之一。InfiniBand支持多种通信服务和通信语义，这些通信服务包括：RC(Reliable Connection，即可靠连接)、不可靠数据报以及不可靠连接等。
目前，RC是并行语言例如MPI使用最多的通信服务，因为RC支持几乎所有的InfiniBand通信语义和操作，包括send/recv(发送/接收)、RDMA(Remote Direct MemoryAccess，即远程直接内存访问)以及原子操作等。但是，由于RC是一种面向连接的传输服务，一个QP(Queue Pair，即队列对)只能与一个远端QP建立连接并通信，也就是说，如果一个进程需要与N个远端进程通信，那么它需要创建N个QP；与此同时，对于send/recv(发送/接收)操作来说，接收方为了接收远端可能的消息，每个QP都需要预先投递多个接收请求，即需要预先准备多块接收缓冲区。由此可见，在多核系统中，一个节点内往往需要运行多个进程，这就会使得单个节点上的连接数目成倍增加，导致内存开销也会成倍增加。此外，预投递的接收缓冲区长度实际上是预估的，并不是消息的精确长度，因此，在很多时候的缓冲区大部分都是浪费的。
综上述可以看出，如何实现减少单个节点上可靠连接数目，进而减少可靠连接通信所需的内存开销，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种Infiniband网络通信方法、节点、设备及存储介质，实现减少单个节点上可靠连接数目，进而减少可靠连接通信所需的内存开销。其具体方案如下：
一种Infiniband网络通信方法，包括：
获取接收节点上的SRQ与每一进程的对应关系；其中，所述对应关系为所述接收节点上任一进程与该进程创建的SRQ的对应关系；
根据所述对应关系确定出目标接收进程对应的SRQ标识，以确定目标SRQ；
当发送节点上的当前发送进程向所述目标接收进程发送消息时，通过预先建立的通信连接向所述目标SRQ发送相应消息，以便所述目标接收进程接收该消息，实现当前发送进程与所述目标接收进程的通信。
优选的，所述获取接收节点上的SRQ与每一进程的对应关系的步骤之前，还包括：
分别为所述发送节点上的每一进程建立与所述接收节点上相应的目标进程一对一的通信连接。
优选的，所述通信连接为QP。
优选的，所述通过预先建立的通信连接向所述目标SRQ发送相应消息的步骤，包括：
根据预先确定的待发送消息和所述目标接收进程对应的SRQ标识生成发送请求；
将所述发送请求通过预先建立的通信连接发送至所述目标SRQ。
优选的，所述当发送节点上的当前发送进程向所述目标接收进程发送消息时，通过预先建立的通信连接向所述目标SRQ发送消息的步骤，包括：
当所述发送节点上的当前发送进程向所述目标接收进程发送消息时，确定待发送消息的长度；
根据所述待发送消息的长度确定目标缓冲区长度；
通过预先建立的通信连接向所述目标缓冲区长度对应的SRQ发送所述待发送消息。
优选的，所述根据所述待发送消息的长度确定目标缓冲区长度的步骤之前，还包括：
获取所述接收节点上的每一缓冲区长度与相应SRQ的对应关系。
相应的，本发明还公开了一种Infiniband网络通信节点，包括由进程创建的SQ和SRQ；其中，所述SQ包括：
对应关系获取单元，用于获取其他节点上的SRQ与每一进程的对应关系；
目标SRQ确定单元，用于根据所述对应关系确定出目标接收进程对应的接收单元标识，以确定目标SRQ；
消息发送单元，用于若当前节点上当前发送进程向所述目标接收进程发送消息时，通过预先建立的通信连接向所述目标SRQ发送相应消息，以便所述目标接收进程接收该消息，实现当前发送进程与所述目标接收进程的通信。
相应的，本发明还公开了一种Infiniband网络通信设备，包括处理器和存储器，其中，所述处理器用于执行所述存储器中存储的计算机程序以实现以下步骤：
获取接收节点上的SRQ与每一进程的对应关系；其中，所述对应关系为所述接收节点上的任一进程与该进程创建的SRQ的对应关系；
根据所述对应关系确定出目标接收进程对应的SRQ标识，以确定目标SRQ；
当发送节点上的当前发送进程向所述目标接收进程发送消息时，通过预先建立的通信连接向所述目标SRQ发送相应消息，以便所述目标接收进程接收该消息，实现当前发送进程与所述目标接收进程的通信。
优选的，所述通信设备包括服务器和/或存储设备。
相应的，本发明还公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机程序被处理器执行时实现如前述Infiniband网络通信方法的步骤。
本发明还公开的一种Infiniband网络通信方法，包括：获取接收节点上的SRQ与每一进程的对应关系；其中，所述对应关系为所述接收节点上任一进程与该进程创建的SRQ的对应关系；根据所述对应关系确定出目标接收进程对应的SRQ标识，以确定目标SRQ；当发送节点上的当前发送进程向所述目标接收进程发送消息时，通过预先建立的通信连接向所述目标SRQ发送相应消息，以便所述目标接收进程接收该消息，实现当前发送进程与所述目标接收进程的通信。
与现有技术相比，本发明公开的通信方法通过利用SRQ代替现有技术中的RQ，能够实现节点上的多个QP共享同一个接收队列，也就是说，在创建QP时不再需要单独申请接收队列空间，此外，每一进程的SRQ标识是唯一的，因此只需知道目标接收进程的SRQ标识即可利用发送节点上的当前发送进程与接收节点上的通道直接向目标接收进程对应的SRQ发送消息，也相当于目标接收进程接收到了该消息，在这过程中不需单独创建与目标接收进程的通信连接。由此可见，本发明公开的通信方法能够减少单个节点上可靠连接数目，进而有效减少可靠连接通信所需的内存开销。
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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例公开的一种Infiniband网络通信方法流程图；
图2为本发明实施例公开的一种Infiniband网络通信方法中双节点间的多进程通信示意图；
图3为本发明实施例公开的一种具体的Infiniband网络通信方法流程图；
图4为本发明实施例公开的一种Infiniband网络通信节点结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。
本发明实施例公开了一种Infiniband网络通信方法，参见图1所示，该方法包括：
步骤S11：获取接收节点上的SRQ与每一进程的对应关系；其中，所述对应关系为所述接收节点上任一进程与该进程创建的SRQ的对应关系。
其中，只要在初始化时将远端节点(接收节点)上SRQ与进程之间的对应关系告知发送方，也即上述获取接收节点上的SRQ与每一进程的对应关系，接口实现后续发送或接收工作。
需要说明的是，因为SRQ(Shared Recice Queue，即共享队列接收)是独立于连接之外能的，并且够被多个QP所共享的资源。由于节点上的进程与SRQ之间有一定的对应关系，故只需知道上述对应关系即可实现一个本地QP，也即本地进程可以向多个远端QP，也即接收节点上的目标接收进程发送消息，也就是说，使用本申请实施例公开的通信方法时，一个进程只需要一条连接或者一个QP即可向接收节点上的所有进程发送消息。其中，本申请实施例中，对上述接收节点的数量不做任何限制。
步骤S12：根据所述对应关系确定出目标接收进程对应的SRQ标识，以确定目标SRQ。
基于步骤S11可知，任一节点上的进程与SRQ是一一对应的，因此，在发送消息时，只需根据以获取到的对应关系即可筛选出目标接收进程的SRQ。
步骤S13：当发送节点上的当前发送进程向所述目标接收进程发送消息时，通过预先建立的通信连接向所述目标SRQ发送相应消息，以便所述目标接收进程接收该消息，实现当前发送进程与所述目标接收进程的通信。
其中，执行发送操作的节点为发送节点，执行接收操作的节点为接收节点，但上述发送节点与上述接收节点的地位是等价的，并非主次关系。
基于上述，当发送节点上的当前发送进程向所述目标接收进程发送消息时，选择了接收SRQ就相当于选择了接收进程，参见图2所示，图2为本申请实施例公开的通信方法中双节点间的多进程通信示意图。具体的，假设每个节点有3个核，并且每一节点各运行3个进程，通信连接如图所示，只需3个。例如节点1(发送节点)上的进程P0需要给节点2(接收节点)上的进程P4发送消息时，具体的，是通过SQ(SendQueue，及发送队列)向进程P4的接收队列发送上述消息，只需要在发送消息时根据已获取到的节点2上的SRQ与每一进程的对应关系，确定出进程P4对应的SRQ标识，然后在发送消息时利用上述SRQ标识即可实现指定接收消息的SRQ为进程P4创建的SRQ，在这过程中，尽管消息传递使用的是进程P0到进程P3的通信连接，但是实际上消息到达节点2后的接收者是进程P4所属的SRQ,这样进程P4自然就收到了进程P0的消息，反之亦然。
本申请实施例公开的通信方法通过利用SRQ代替现有技术中的RQ，能够实现节点上的多个QP共享同一个接收队列，也就是说，在创建QP时不再需要单独申请接收队列空间，此外，每一进程的SRQ标识是唯一的，因此只需知道目标接收进程的SRQ标识即可利用发送节点上的当前发送进程与接收节点上的通道直接向目标接收进程对应的SRQ发送消息，也相当于目标接收进程接收到了该消息，在这过程中不需单独创建与目标接收进程的通信连接。由此可见，本发明公开的通信方法能够减少单个节点上可靠连接数目，进而有效减少可靠连接通信所需的内存开销。
本发明实施例还公开了一种具体的Infiniband网络通信方法，相对于上一实施例，本实施例对技术方案作了进一步的说明和优化。参照图3所示，该方法具体包括：
步骤S21：分别为所述发送节点上的每一进程建立与所述接收节点上相应的目标进程一对一的通信连接。
其中，所述通信连接可以为QP。
步骤S22：获取接收节点上的SRQ与每一进程的对应关系；其中，所述对应关系为所述接收节点上任一进程与该进程创建的SRQ的对应关系。
步骤S23：根据所述对应关系确定出目标接收进程对应的SRQ标识，以确定目标SRQ。
步骤S24：当发送节点上的当前发送进程向所述目标接收进程发送消息时，根据预先确定的待发送消息和所述目标接收进程对应的SRQ标识生成发送请求。
步骤S25：将所述发送请求通过预先建立的通信连接发送至所述目标SRQ，以便所述目标接收进程接收该消息，实现当前发送进程与所述目标接收进程的通信。
需要说明的是，本申请所有实施例中，上述当发送节点上的当前发送进程向所述目标接收进程发送消息时，通过预先建立的通信连接向所述目标SRQ发送消息的步骤，可以具体包括：
当所述发送节点上的当前发送进程向所述目标接收进程发送消息时，确定待发送消息的长度；根据所述待发送消息的长度确定目标缓冲区长度；通过预先建立的通信连接向所述目标缓冲区长度对应的SRQ发送所述待发送消息。
其中，上述根据所述待发送消息的长度确定目标缓冲区长度的步骤之前，还可以具体包括：
获取所述接收节点上的每一缓冲区长度与相应SRQ的对应关系。
正如专业人员所知，对于send/recv等操作来说，接收方(接收节点)为了接收远端(发送节点)可能的消息，每个QP都需要预先投递多个接收请求，即需要预先准备多块接收缓冲区。在RC模式里，预投递的接收缓冲区长度是固定的，但是，由于接收方无法事先知道远端发送方发送的消息的长度，所以预先准备的缓冲区长度总是留有足够冗余。
本申请实施例公开的通信方法，因为发送方可以选择由接收节点上的哪一进程接收，与此同时，发送方又事先知道消息的准确长度，根据消息的长度确定目标缓冲区长度，进而可以通过预先建立的通信连接向所述目标缓冲区长度对应的SRQ发送相应的消息。具体的，只需要在接收节点上预先准备长度不同的多个接收缓冲队列，然后分别投递到多个SRQ上，因此不同的SRQ上的缓冲长度是不同的，比如SRQ1上缓冲区长度为512B，SRQ2上长度为1KB，以此类推，当然，具体的可以根据实际情况而定。综上所述，使用本申请实施例公开的通信方法，发送方可以根据消息长度选择大小合适的SRQ来接收消息，进而实现更加精细地控制接收缓冲区长度，能够有效地减少空间浪费。
相应的，本申请实施例还公开了一种Infiniband网络通信节点，包括由进程创建的SQ和SRQ；参见图4所示，上述SQ包括：
对应关系获取单元41，用于获取其他节点上的SRQ与每一进程的对应关系；
目标SRQ确定单元42，用于根据所述对应关系确定出目标接收进程对应的接收单元标识，以确定目标SRQ；
消息发送单元43，用于若当前节点上当前发送进程向所述目标接收进程发送消息时，通过预先建立的通信连接向所述目标SRQ发送相应消息，以便所述目标接收进程接收该消息，实现当前发送进程与所述目标接收进程的通信。需要说明的是，本申请实施例技术部分的具体内容及有益效果可参见本文上述实施例，在此不再赘述。
相应的，本申请实施例还公开了一种Infiniband网络通信设备，包括处理器和存储器，其中，所述处理器用于执行所述存储器中存储的计算机程序以实现以下步骤：
获取接收节点上的SRQ与每一进程的对应关系；其中，所述对应关系为所述接收节点上的任一进程与该进程创建的SRQ的对应关系；根据所述对应关系确定出目标接收进程对应的SRQ标识，以确定目标SRQ；当发送节点上的当前发送进程向所述目标接收进程发送消息时，通过预先建立的通信连接向所述目标SRQ发送相应消息，以便所述目标接收进程接收该消息，实现当前发送进程与所述目标接收进程的通信。
其中，上述通信设备可以是服务器和/或存储设备，当然也可以是其他网络设备。
需要说明的是，本申请实施例技术部分的具体内容及有益效果可参见本文上述实施例，在此不再赘述。
相应的，本申请实施例还公开了一种计算机可读存储介质，上述计算机程序被处理器执行时实现如前述实施例公开的Infiniband网络通信方法的步骤。
需要说明的是，关于上述计算机程序被处理器执行时实现的每个步骤的更加具体过程及有益效果可以参考前述实施例中公开的相应内容，在此不再进行赘述。
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。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上对本发明所提供的一种Infiniband网络通信方法、节点、设备及存储介质进行了详细介绍，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方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种Infiniband网络通信方法，其特征在于，包括：
获取接收节点上的SRQ与每一进程的对应关系；其中，所述对应关系为所述接收节点上任一进程与该进程创建的SRQ的对应关系；
根据所述对应关系确定出目标接收进程对应的SRQ标识，以确定目标SRQ；
当发送节点上的当前发送进程向所述目标接收进程发送消息时，通过预先建立的通信连接向所述目标SRQ发送相应消息，以便所述目标接收进程接收该消息，实现当前发送进程与所述目标接收进程的通信。
2.根据权利要求1所述的Infiniband网络通信方法，其特征在于，所述获取接收节点上的SRQ与每一进程的对应关系的步骤之前，还包括：
分别为所述发送节点上的每一进程建立与所述接收节点上相应的目标进程一对一的通信连接。
3.根据权利要求2所述的Infiniband网络通信方法，其特征在于，所述通信连接为QP。
4.根据权利要求1所述的Infiniband网络通信方法，其特征在于，所述通过预先建立的通信连接向所述目标SRQ发送相应消息的步骤，包括：
根据预先确定的待发送消息和所述目标接收进程对应的SRQ标识生成发送请求；
将所述发送请求通过预先建立的通信连接发送至所述目标SRQ。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的Infiniband网络通信方法，其特征在于，所述当发送节点上的当前发送进程向所述目标接收进程发送消息时，通过预先建立的通信连接向所述目标SRQ发送消息的步骤，包括：
当所述发送节点上的当前发送进程向所述目标接收进程发送消息时，确定待发送消息的长度；
根据所述待发送消息的长度确定目标缓冲区长度；
通过预先建立的通信连接向所述目标缓冲区长度对应的SRQ发送所述待发送消息。
6.根据权利要求5所述的Infiniband网络通信方法，其特征在于，所述根据所述待发送消息的长度确定目标缓冲区长度的步骤之前，还包括：
获取所述接收节点上的每一缓冲区长度与相应SRQ的对应关系。
7.一种Infiniband网络通信节点，其特征在于，包括由进程创建的SQ和SRQ；其中，所述SQ包括：
对应关系获取单元，用于获取其他节点上的SRQ与每一进程的对应关系；
目标SRQ确定单元，用于根据所述对应关系确定出目标接收进程对应的接收单元标识，以确定目标SRQ；
消息发送单元，用于若当前节点上当前发送进程向所述目标接收进程发送消息时，通过预先建立的通信连接向所述目标SRQ发送相应消息，以便所述目标接收进程接收该消息，实现当前发送进程与所述目标接收进程的通信。
8.一种Infiniband网络通信设备，其特征在于，包括处理器和存储器，其中，所述处理器用于执行所述存储器中存储的计算机程序以实现以下步骤：
获取接收节点上的SRQ与每一进程的对应关系；其中，所述对应关系为所述接收节点上的任一进程与该进程创建的SRQ的对应关系；
根据所述对应关系确定出目标接收进程对应的SRQ标识，以确定目标SRQ；
当发送节点上的当前发送进程向所述目标接收进程发送消息时，通过预先建立的通信连接向所述目标SRQ发送相应消息，以便所述目标接收进程接收该消息，实现当前发送进程与所述目标接收进程的通信。
9.根据权利要求8所述的Infiniband网络通信设备，其特征在于，所述通信设备包括服务器和/或存储设备。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述Infiniband网络通信方法的步骤。
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