CN115495406A - 一种基于PCIe的报文传输方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了基于PCIe的报文传输方法、装置、设备及存储介质，所述方法包括：复制内存中报文的地址信息和头部信息，将所述报文的地址信息和头部信息组成指令；存储所述报文的地址信息和头部信息组成的所述指令；接收通过PCIe总线接口传输的访问信息，根据所述访问信息通过PCIe总线接口发送存储的所述指令至硬件，所述硬件解析并执行所述指令。将在内存中的存储地址不连续的报文发送至硬件时，无需将报文数据复制到新开辟的地址空间，而是直接将在不连续内存中的报文数据发送，并且发送过程中，CPU无需多次访问内存，减轻了CPU的负荷，并且提高了CPU的工作效率，也提高了报文数据的收发效率。

Description

一种基于PCIe的报文传输方法、装置、设备及存储介质
技术领域
本发明属于网络通信技术领域，特别是涉及基于PCIe的报文传输方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
随着信息技术与网络通信快速发展，需要传输的数据日益增多，对传输设备性能要求越来越高。传统软件将报文发送至硬件时，由于报文在内存中的存储地址不连续，在发送前需要将不连续的报文复制到连续的地址空间中，CPU 和数据转发芯片需要多次访问内存，导致CPU需要频繁的处理数据，特别是当数据量非常庞大时会增加CPU的负担。而且内存相对 CPU是一个非常慢速的部件，CPU 需要等待数百个周期才能得到数据，在这过程中，CPU无法进行任何操作，使CPU工作效率低。
发明内容
基于此，本发明提供了一种基于PCIe的报文传输方法、装置、设备及存储介质，解决了报文在内存中的存储地址不连续，发送至硬件时，CPU需要多次访问内存，导致CPU负担重、工作效率低及数据收发效率低的问题。
本发明提供的一种基于PCIe的报文传输方法，所述方法包括：
步骤S1:复制内存中报文的地址信息和头部信息，将所述报文的地址信息和头部信息组成指令；
步骤S2:存储所述报文的地址信息和头部信息组成的所述指令；
步骤S3:接收通过PCIe总线接口传输的访问信息，根据所述访问信息通过PCIe总线接口发送存储的所述指令至硬件，所述硬件解析并执行所述指令。
进一步地，所述步骤S3中根据所述访问信息发送所述指令至硬件，包括：
构造物理地址连续的第一存储地址；
将所述物理地址的基地址、所述第一存储地址的长度信息配置至所述硬件，在所述硬件端生成对应的第二存储地址；
更新所述指令至构造的物理地址连续的第一存储地址中，更新所述存储地址的写指针至所述硬件，所述硬件根据检测到的所述写指针，读取所述指令至所述第二存储地址。
进一步地，所述将所述物理地址的基地址、所述存储地址的长度信息配置至所述硬件，在所述硬件端生成对应的存储地址之后，还包括：
查询所述硬件中所述第二存储地址的读指针；
比较所述第一存储地址的写指针和所述第二存储地址的读指针，获取所述第二存储地址的信用信息。
进一步地，所述步骤S3中根据所述访问信息发送所述指令至硬件，包括：
将存储的所述指令通过PCIe总线接口发送至所述硬件的指令接口，所述指令接口中包含指令的第三存储地址。
进一步地，所述步骤S3之后，还包括：
建立第四存储地址，接收所述硬件解析并执行所述指令之后的反馈数据，将所述反馈数据存储于所述第四存储地址。
进一步地，所述地址信息、所述头部信息和所述指令储存于内存的不连续地址中。
进一步地，所述步骤S2之后，所述步骤S3之前，还包括：
监测所述指令的数量是否达到设置的阈值，若所述指令数量超过所述阈值，执行步骤S3。
本发明还提供了一种基于PCIe的报文传输装置，所述装置包括：
指令组成模块，用于复制内存中报文的地址信息和头部信息，将所述报文的地址信息和头部信息组成指令；
缓存模块，用于存储所述报文的地址信息和头部信息组成的所述指令；
指令发送模块，用于接收通过PCIe总线接口传输的访问信息，根据所述访问信息通过PCIe总线接口发送所述指令至硬件，所述硬件解析并执行所述指令。
本发明还提供了一种终端设备，所述终端设备包括：
存储器：用于存储计算机程序；
处理器：用于执行所述计算机程序以实现上述任一项所述的基于PCIe的报文传输方法。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一项所述的基于PCIe的报文传输方法。
本发明提供的一种基于PCIe的报文传输方法，通过复制内存中报文的地址信息和头部信息，将所述报文的地址信息和头部信息组成指令；存储所述报文的地址信息和头部信息组成的所述指令；接收通过PCIe总线接口传输的访问信息，根据所述访问信息通过PCIe总线接口发送存储的所述指令至硬件，所述硬件解析并执行所述指令。将在内存中的存储地址不连续的报文发送至硬件时，无需将报文数据复制到新开辟的地址空间，而是直接将在不连续内存中的报文数据发送，并且发送过程中，CPU无需多次访问内存，减轻了CPU的负荷，并且提高了CPU的工作效率，也提高了报文数据的收发效率。本发明还提供了一种基于PCIe的报文传输装置、设备及储存介质，也可实现上述效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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为本发明实施例提供的一种基于PCIe的报文传输方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的一种基于PCIe的报文传输装置的结构框图；
图3为图2中指令发送模块的结构框图；
图4为图2中指令发送模块的另一种结构框图；
图5为图2中指令发送模块的又一种结构框图；
图6为本发明实施例提供的另一种基于PCIe的报文传输装置的结构框图；
图7为本发明实施例提供的又一种基于PCIe的报文传输装置的结构框图；
图8为本发明实施例公开的一种终端设备的结构示意图；
图9为本发明实施例公开了一种计算机存储介质。
具体实施方式
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。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。
在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本申请的说明，其本身并没有特定的意义。
如图1所示，为本发明实施例提供的一种基于PCIe的报文传输方法的流程示意图，所述方法包括：
步骤S1:复制内存中报文的地址信息和头部信息，将所述报文的地址信息和头部信息组成指令；
步骤S2:存储所述报文的地址信息和头部信息组成的所述指令；
步骤S3:接收通过PCIe总线接口传输的访问信息，根据所述访问信息通过PCIe总线接口发送存储的所述指令至硬件，所述硬件解析并执行所述指令。
具体地，将准备好的报文地址信息和头部信息存储在内存中，需要进行报文传输时，复制内存中报文的地址信息和相对应的头部信息，将复制的报文的地址信息和相对应的头部信息组成指令，然后将指令存储在内存中，当PCIe总线接口发送来访问信息时，根据所述访问信息将相关指令通过PCIe总线传输至相关的硬件，在本申请中，以硬件为芯片进行说明，然后在芯片中对指令进行解析，芯片根据解析的指令结果执行相应指令内容。
其中，在硬件端设置CPU接口，通过CPU接口实现CPU与硬件之间的信息交互，如硬件通过CPU接口接收PCIe总线传输的指令。同时，在芯片中可设置虚拟端口，通过虚拟端口将访问信息发送至PCIe总线，PCIe总线接口将访问信息发送至CPU，通过PCIe总线在内存中开辟相应队列空间，使每个虚拟端口能实现由芯片硬件端发起的直接储存器访问操作，包括直接储存器访问写和直接储存器访问读。其中，直接储存器访问读指由芯片硬件端发出直接储存器访问读指令，把CPU端内存中数据读至芯片硬件端，直接储存器访问写指由芯片硬件端发出直接储存器访问写指令，把芯片硬件端数据写至CPU端内存中。所有直接储存器访问操作都使用物理地址操作。
在一些实施例中，所述步骤S3中根据所述访问信息发送所述指令至硬件，包括：构造物理地址连续的第一存储地址；将所述物理地址的基地址、所述第一存储地址的长度信息配置至所述硬件，在所述硬件端生成对应的第二存储地址；更新所述指令至构造的物理地址连续的第一存储地址中，更新所述存储地址的写指针至所述硬件，所述硬件根据检测到的所述写指针，读取所述指令至所述第二存储地址。
具体地，在内存中构造物理地址连续的第一存储地址，其中第一存储地址可以为第一发送队列，构建完第一发送队列后，将第一发送队列的物理地址的基地址、第一发送队列的长度信息配置至芯片，根据第一发送队列的物理地址的基地址、第一发送队列的长度信息在芯片中构建与第一发送队列对应的第二接收队列，在进行报文传输时，将指令先存储在所述第一发送队列，同时，将第一发送队列的写指针更新至芯片，芯片检测到写指针变化时，将所述第一发送队列中的指令读取至所述第二接收队列，然后芯片再从第二接收队列读取指令，并解析所述指令，根据解析结果执行指令内容。
其中，第一发送队列和第二接收队列都含有一个基地址和尾地址，基地址决定了队列的起始位置，尾地址决定了队列的长度。同时。队列包含一个头指针和一个尾指针，头指针通过芯片进行维护和更新，尾指针通过CPU维护与更新，头指针和尾指针之间的描述符由芯片控制。队列中的每一条记录都为命令描述符，命令描述符定义了CPU与芯片硬件之间通信的关键控制信息。
在一些实施例中，所述将所述物理地址的基地址、所述存储地址的长度信息配置至所述硬件，在所述硬件端生成对应的存储地址之后，还包括：查询所述硬件中所述第二存储地址的读指针；比较所述第一存储地址的写指针和所述第二存储地址的读指针，获取所述第二存储地址的信用信息。
具体地，在芯片第二接收队列中写入一个指令时，第一发送队列的写指针加一，将所述指令写入第二接收队列之前，读取所述第二接收队列的读指针，比较所述第一发送队列的写指针与所述第二接收队列的读指针，若所述第一发送队列的写指针大于所述第二接收队列的读指针，则第二接收队列写满指令，停止写入指令，防止指令溢出，造成报文数据丢失。
在一些实施例中，所述步骤S3中根据所述访问信息发送所述指令至硬件，包括：
将存储的所述指令通过PCIe总线接口发送至所述硬件的指令接口，所述指令接口中包含指令的第三存储地址。
具体地，CPU端直接发送所述指令至芯片，在芯片上设置有指令接口，指令通过PCIe总线接口发送至芯片的指令接口，在芯片的指令接口中设置有第三存储地址，将接收到的指令存放在第三存储地址，芯片直接从第三存储地址中读取并解析指令，根据解析结果执行相应的指令内容。
在一些实施例中，所述步骤S3之后，还包括：
建立第四存储地址，接收所述硬件解析并执行所述指令之后的反馈数据，将所述反馈数据存储于所述第四存储地址。
具体地，在CPU端建立第四存储地址，第四存储地址可以为第一接收队列，用于存储芯片解析并执行所述指令之后的反馈数据，同时，在芯片中也可以建立第二接收队列，芯片解析并执行所述指令之后的反馈数据先储存在第二接收队列中，然后再从第二接收队列通过PCIe总线发送至CPU端的第一接收队列中，对反馈信息进行储存，可以方便后期查询和分析。
优选地，所述地址信息、所述头部信息和所述指令储存于内存的不连续地址中。
在一些实施例中，所述步骤S2之后，所述步骤S3之前，还包括：
监测所述指令的数量是否达到设置的阈值，若所述指令数量超过所述阈值，执行步骤S3。
具体的，在大量发包的情况下，可以累计指令达到设置阈值之后，再发送启动命令，即开始执行步骤S3的发送命令。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
本发明实施例提供的一种基于PCIe的报文传输方法，通过复制内存中报文的地址信息和头部信息，将所述报文的地址信息和头部信息组成指令；存储所述报文的地址信息和头部信息组成的所述指令；接收通过PCIe总线接口传输的访问信息，根据所述访问信息通过PCIe总线接口发送存储的所述指令至硬件，所述硬件解析并执行所述指令。将在内存中的存储地址不连续的报文发送至硬件时，无需将报文数据复制到新开辟的地址空间，而是直接将在不连续内存中的报文数据发送，并且发送过程中，CPU无需多次访问内存，减轻了CPU的负荷，并且提高了CPU的工作效率，也提高了报文数据的收发效率。
如图2所示，为本发明实施例提供的一种基于PCIe的报文传输装置200的结构框图，所述装置200包括：
指令组成模块201，用于复制内存中报文的地址信息和头部信息，将所述报文的地址信息和头部信息组成指令；
缓存模块202，用于存储所述报文的地址信息和头部信息组成的所述指令；
指令发送模块203，用于接收通过PCIe总线接口传输的访问信息，根据所述访问信息通过PCIe总线接口发送所述指令至硬件，所述硬件解析并执行所述指令。
在一些实施例中，如图3所示，所述指令发送模块203包括：
第一存储地址构造模块20311，用于构造物理地址连续的第一存储地址；
配置模块20312，用于将所述物理地址的基地址、所述第一存储地址的长度信息配置至所述硬件，在所述硬件端生成对应的第二存储地址；
指令写模块20313，用于更新所述指令至构造的物理地址连续的第一存储地址中，更新所述存储地址的写指针至所述硬件，所述硬件根据检测到的所述写指针，读取所述指令至所述第二存储地址。
在一些实施例中，如图4所示，所述指令发送模块203还包括：
信用查询模块20314，用于查询所述硬件中所述第二存储地址的读指针；比较所述第一存储地址的写指针和所述第二存储地址的读指针，获取所述第二存储地址的信用信息。
在一些实施例中，如图5所示，所述指令发送模块203包括：
指令直接发送模块2032，用于将存储的所述指令通过PCIe总线接口发送至所述硬件的指令接口，所述指令接口中包含指令的第三存储地址。
在一些实施例中，如图6所示，所述装置200包括：
第四存储地址建立模块204，用于建立第四存储地址，接收所述硬件解析并执行所述指令之后的反馈数据，将所述反馈数据存储于所述第四存储地址。
优选地，所述地址信息、所述头部信息和所述指令储存于内存的不连续地址中。
在一些实施例中，如图7所示，所述装置200包括：
监测模块205，用于监测所述指令的数量是否达到设置的阈值，若所述指令数量超过所述阈值，执行指令发送。
关于基于PCIe的报文传输装置的具体限定可以参见上文中对于基于PCIe的报文传输方法的限定，在此不再赘述。上述基于PCIe的报文传输装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
如图8所示，是本发明实施例公开的一种终端设备的结构示意图，该计算机设备可以包括：
存储有可执行程序代码的存储器801；
与存储器801连接的处理器802；
处理器802调用存储器801中存储的可执行程序代码，执行本发明基于PCIe的报文传输方法中的步骤。
请参阅图9，本发明实施例公开了一种计算机存储介质901，计算机存储介质901存储有计算机指令，该计算机指令被调用时，用于执行本发明基于PCIe的报文传输方法中的步骤。
计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(Read Only Memory；以下简称：ROM)、可擦式可编程只读存储器(ErasableProgrammableRead Only Memory；以下简称：EPROM)或闪存、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括——但不限于——电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括——但不限于——无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本申请操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如 Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LocalArea Network；以下简称：LAN)或广域网(Wide Area Network；以下简称：WAN) 连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种基于PCIe的报文传输方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤S1:复制内存中报文的地址信息和头部信息，将所述报文的地址信息和头部信息组成指令；
步骤S2:存储所述报文的地址信息和头部信息组成的所述指令；
步骤S3:接收通过PCIe总线接口传输的访问信息，根据所述访问信息通过PCIe总线接口发送存储的所述指令至硬件，所述硬件解析并执行所述指令。
2.根据权利要求1所述的一种基于PCIe的报文传输方法，其特征在于，所述步骤S3中根据所述访问信息发送所述指令至硬件，包括：
构造物理地址连续的第一存储地址；
将所述物理地址的基地址、所述第一存储地址的长度信息配置至所述硬件，在所述硬件端生成对应的第二存储地址；
更新所述指令至构造的物理地址连续的第一存储地址中，更新所述存储地址的写指针至所述硬件，所述硬件根据检测到的所述写指针，读取所述指令至所述第二存储地址。
3.根据权利要求2所述的一种基于PCIe的报文传输方法，其特征在于，所述将所述物理地址的基地址、所述存储地址的长度信息配置至所述硬件，在所述硬件端生成对应的存储地址之后，还包括：
查询所述硬件中所述第二存储地址的读指针；
比较所述第一存储地址的写指针和所述第二存储地址的读指针，获取所述第二存储地址的信用信息。
4.根据权利要求1所述的一种基于PCIe的报文传输方法，其特征在于，所述步骤S3中根据所述访问信息发送所述指令至硬件，包括：
将存储的所述指令通过PCIe总线接口发送至所述硬件的指令接口，所述指令接口中包含指令的第三存储地址。
5.根据权利要求1所述的一种基于PCIe的报文传输方法，其特征在于，所述步骤S3之后，还包括：
建立第四存储地址，接收所述硬件解析并执行所述指令之后的反馈数据，将所述反馈数据存储于所述第四存储地址。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种基于PCIe的报文传输方法，其特征在于，所述地址信息、所述头部信息和所述指令储存于内存的不连续地址中。
7.根据权利要求1-5任一项所述的一种基于PCIe的报文传输方法，其特征在于，所述步骤S2之后，所述步骤S3之前，还包括：
监测所述指令的数量是否达到设置的阈值，若所述指令数量超过所述阈值，执行步骤S3。
8.一种基于PCIe的报文传输装置，其特征在于，所述装置包括：
指令组成模块，用于复制内存中报文的地址信息和头部信息，将所述报文的地址信息和头部信息组成指令；
缓存模块，用于存储所述报文的地址信息和头部信息组成的所述指令；
指令发送模块，用于接收通过PCIe总线接口传输的访问信息，根据所述访问信息通过PCIe总线接口发送所述指令至硬件，所述硬件解析并执行所述指令。
9.一种终端设备，所述终端设备包括：
存储器：用于存储计算机程序；
处理器：用于执行所述计算机程序以实现如权利要求1-7任一项所述的基于PCIe的报文传输方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，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1-7任一项所述的基于PCIe的报文传输方法。
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