JP2007517286A - 順次処理を減らしたtcp/ipオフロードデバイス - Google Patents
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Abstract
【選択図】 図1
Description
図4は、図2の各メモリブロックがどのように編成されているかを記載した表である。例えば図4の第1行は、HdrIdによってアドレス指定される特定のハンドラバッファ(HdrBuf)エントリが、パーズヘッダ(PrsHd)とそれに続くパケットヘッダ(PktHd)を有することを示している。HdrBufはヘッダバッファを表すニーモニックであり、HdrIdはヘッダバッファ識別子を表すニーモニックであり、PrsHdはパーズヘッダを表すニーモニックであり、PktHdはパケットヘッダを表すニーモニックである。
図7は、図2の種々のブロックがパケットのスローパス処理を行うために何を実行するかをハードウェア記述擬似コードで記載したものである。擬似コードの各行は、その行の左にある()で囲まれた行番号によって示されている。
NID4は、一定の種類のネットワーク通信に対して実質的に全てのTCP及びIP処理を行い、これによってホストスタックからこのタスクをオフロードする。この実施例では、TCPコネクションがホスト3で実行されるプロトコルスタックによってセットアップされる。一旦TCPコネクションがセットアップされると、TCPコネクションの制御はホスト3からNID4に渡される。TCPコネクションの制御がNID4に渡されると、NID4は、一定のエラー条件が発生しない限りそのTCPコネクションを介してやりとりされる後続のパケットに対して全てのTCP及びIPプロトコル処理を実施する。該コネクションを介して受信された後続のパケットのパケットペイロードは、NID4によってホスト3上のアプリケーションメモリの最終的な宛先に直接書き込まれる。そのパケットペイロードは、TCPまたはIPネットワークヘッダの何れかがない形で最終宛先に書き込まれる。ホスト3からNID4に渡されるこのTCPコネクションの制御のために、そのTCPコネクションのための情報のTCB(TCP制御ブロックのこと。トランザクション制御ブロック或いは送信制御ブロックと呼ばれることもある。)の制御は、ホスト3からNID4に渡される。TCBはTCPコネクションの状態についての情報を含む。この実施形態では、該コネクションのためのTCBの制御の移管のために、TCB情報の一部をホスト3からNID4に実際に転送する。TCPコネクションの制御は、以下に説明する2段階の「コネクションハンドアウト(connection handout)」プロセスでホスト3からNID4に渡される。
コネクションハンドアウトプロセスの第1段階では、ホスト3がTCPコネクションの制御をNID4に仮に移管する。NID4は、そのコネクションのためにNID4上に受信されたスローパスパケットの流れにパージマーカを入れ、そのコネクションのためにNID4にその後受信した着信パケットをホスト3に渡さずに保持するようにさせる。ホスト3はそのコネクションのためにスローパスパケットの流れの処理を継続して行う。ホスト3は、パージマーカを受信したとき、パケットのスローパスフローがパージされたこと、及びそのコネクションのために受信するパケットはもうないことを認識する。コネクションハンドアウトプロセスの第1段階は終了し、ホストはTCP状態をNID4に渡すために使用されていない状態となる。
ホスト3は、NID4がメッセージヘッダを置いた位置MsgAdにてMsgMemを読み出すことによってNID4からMsgHdパージマーカを読み出す(行820)。コネクションハンドアウトの第1段階の終了を検出したとき、ホスト3はTcbAdによって特定されるホストメモリの部分内にソケットタプルSkTplの形でソケット状態を書き込む(行821)。図6に示すように、ソケットタプルSkTplはそのコネクションのためのTCBの状態情報を含む。ホスト3は、CmdAdによって特定されたメッセージバッファ内にコメントヘッダCmdHd及びTcbAdの形でソケット受信コマンドSktRcvCmdの書き込みも行う(行822参照)。ホスト3は、NID4上のホストイベントキューHstEvtQ内にコマンドバッファのアドレスCmdAd及びTcbIdを含むエントリを書き込む(行823)。
第1のファストパスパケット受信パケット(最終的な宛先をセットアップする初めのパケット)について以下説明する。
図10は、ソケットエンジンSktEngステートマシンの遷移する複数の状態を記載したものである。これらの状態には、アイドル(Idle)状態、SlwRcvEvt、SlwRcvO、EnbMrkEvt、DblMrkEvt、DblMrkO、FstRcvEvt、ClrMrkEvt、ClrMrkO、SktCmdEvt、SktCmdO、SktEnbCmd、SktEnbO、SktArmCmd、SktArmO、SktRcvCmd、SktRcvO、HdrDmaEvt、HdrEvtO、FastRcv、UpdMdlEntries、及びInitRcvがある。ソケットエンジンSktEngは現在の状態変数と着信する情報に基づいてある状態から他の状態へと進む。状態遷移はステートマシンを動作させるクロック信号の1クロック時間の立ち上がりエッジのタイミングのみに行われる。以下に記載された状態の定義に含まれる全ての動作は、その状態のなかで同時に発生する。
TcbBuf [TcbId] {ExpRcvSeq} < = TplUpd {NxtSeqExp}
TcbBuftTcbId] {XmtAckNum} < = TplUpd {PktXmtAck}
TcbBuf [TcbId] {XmtSeqLmt} < = TplUpd {NxtXmtLmt}
TcbBuf [TcbId] {XmtCcwSz} < = TplUpd{NxtXmtCcw}
に記載のように更新されることを示している。
図12は、コネクション上でフラッシュ条件が検出された後にコネクションをNID4からホスト3に渡す際の、図2に示す種々のハードウェアのブロックが行う動作を示した図である。ファストパス受信状態では、ソケットエンジンSktEngがファストパス受信イベント状態FstRcvEvtに入る)(図10の行1114−1118参照)。ソケットエンジンSktEngは次の状態をアイドル状態にセットし(行1116)、受信マネージャRcvMgrにソケットエンジンにヘッダを共有するように指令する(行1117)。従って、ソケットエンジンSktEngはアイドル状態にあり、ヘッダイベントHdrEvtQRdyは真になる(行1058)。行1059のために、ソケットエンジンSktEngはヘッダDMAイベントHdrDmaEvt状態になり(行1191−1197参照)、次いでHdrEvtO状態となる(行1198−1216)。そこでフラッシュ検出条件が検出されると(行1194)、1ビット値FlushDetがEflushにロードされる。Eflushは真であり(行1198)、次にHdrEvtO状態にあるとき、ソケットエンジンSktEngは”プッシュ”コードPshCd(行1200)を受信マネージャのコマンドキューMgrCmdQにプッシュする。
上記のプロセスでは、1ビットのFlushDet値によって示されるフラッシュ条件の検出(行1194参照)が、ソケットエンジンSktEngステートマシンに供給されるクロック信号の1クロックサイクルに行われる。図13乃至図16には、フラッシュ検出FlushDetの決定方法が示されている。図13乃至図16では、イタリック体で表示された値がTcbIdにより特定された特定のTcbバッファTcbBuからの値であり、下線を付された値はHdrIdによって特定されたヘッダバッファHdrBufから出力される着信するパケットのヘッダからの値である。両方の種類の値(TcbBuf値とHdrBuf値)は、ソケットエンジンSktEngの上に受信される。イタリックTcbIdでもなく下線も付されていない値は、他の値からソケットエンジンSktEng内で求められた値である。
コネクション状態の更新は、Tcbバッファメモリのさまざまな場所への一連の値の書き込みとして順次Tcbバッファにおけるコネクション状態を更新するのでなく、ソケットエンジンSktEngステートマシンに供給されるクロック信号の1クロック時間で行われる。コネクション状態の更新は、図10の行1224にあるように、全てのタプル更新TplUpd値(図6参照)が、EtcbIdで示されるコネクションのためのTcbバッファの適切なフィールドにロードされる。ロードされる値は、ソケットエンジンSktEngについての上記の説明及び図10の行1224に記載されている。このタプル更新動作を容易にするため、Tcbバッファメモリ構造は、全てのTplUpdビットがTcbバッファに同時に並行して書き込まれるように、特定の1つのTcbバッファのビット数以上の幅を有するように編成される。
上述のソケットエンジンSktEngの説明では、ソケットエンジンがDMAコントローラ移動をセットアップし、その移動は、次のステートマシンクロック時にその移動が既に生じているかのようにステートマシンが別の状態に遷移し得るように即座に生ずる。或る実施形態では、DMAコントローラ移動が終了するまでに、1つのステートマシンクロックサイクルより長い時間をかける。移動が完了するまで待機するソケットエンジンSktEngではなく、ソケットエンジンSktEngは、第1のスレッドを処理し、DMAコントローラには転送を行うように指示してDMAコントローラが転送を完了するまで第1スレッドの処理を停止し、DMAコントローラが転送を行っている間に第2スレッドを処理し、DMAコントローラが転送を終了したとき第1スレッドの処理の戻ることが可能なマルチスレッドステートマシンである。スレッドからスレッドにジャンプするために、ソケットエンジンの内部レジスタの内容は1つのコンテキストの形式で格納され得る。各スレッドに対してそのようなコンテキストが存在する。第1スレッドから第2スレッドへ移動するために、ソケットエンジンの内部レジスタの内容は、第1のコンテキストにロードされて、第2のコンテキストの内容はソケットエンジンの内部レジスタにロードされる。ソケットエンジンがマルチスレッドであるか否かとは無関係に、ソケットエンジンSktEngはステートマシンのある1つの状態においてDMAコントローラ移動をセットアップする。従ってSktEngステートマシンは、移動の発信元アドレスをDMAコントローラに供給し、移動データ量をDMAコントローラに供給し、宛先アドレスをDMAコントローラに供給し、かつ移動を開始するために複数の命令を実行し、いくつかの順次操作を行わなければならなかった従来型のシーケンサプロセッサよりも速度が向上している。
Claims (24)
- TCPコネクションに関連するTCPプロトコル処理のタスクをホストからオフロードできるTCPオフロードエンジン(TOE)であって、
前記TCPコネクションに関連する少なくとも2つのTCP状態値を格納しかつ同時に出力し、前記少なくとも2つのTCP状態値が受信パケットシーケンスリミット、予測受信パケットシーケンス番号、送信シーケンスリミット、送信アクノリッジ番号、及び送信シーケンス番号からなる群から選択されたものである、第1メモリと、
前記TCPコネクションを介してやりとりされるパケットの少なくとも2つのパケットヘッダ値を格納しかつ同時に出力し、前記少なくとも2つのパケットヘッダ値が受信パケットシーケンス番号、パケットペイロードサイズ、パケットアクノリッジ番号、及びパケット送信ウインドウ値からなる群から選択されたものである、第2メモリと、
前記少なくとも2つのTCP状態値及び前記少なくとも2つのパケットヘッダ値を受け取りかつそれらからエラー条件が発生したか否かを表すフラッシュ検出信号を生成し、前記少なくとも2つのTCP状態値及び前記少なくとも2つのパケットヘッダ値の全てが同時に供給される、組合せロジックとを有することを特徴とするTOE。 - 前記フラッシュ検出信号が前記エラー条件を示している場合、前記TOEが、前記受信パケットシーケンスリミット、前記予測受信パケットシーケンス番号、前記送信シーケンスリミット、前記送信アクノリッジ番号、及び前記送信シーケンス番号を前記ホストに転送することを特徴とする請求項1に記載のTOE。
- 前記TCP状態値の群の中の3以上の値が前記組合せロジックに同時に供給され、かつ前記TCP状態値の群の中の3以上の値が前記フラッシュ検出信号を生成するのに用いられることを特徴とする請求項1に記載のTOE。
- 前記パケットヘッダ値の群の中の3以上の値が前記組合せロジックに同時に供給され、かつ前記パケットヘッダ値の群の中の3以上の値が前記フラッシュ検出信号を生成するのに用いられることを特徴とする請求項1に記載のTOE。
- 前記TOEは、それぞれが1つのTCP識別子と関連付けられている複数のTCPコネクションを制御可能であり、
前記第1メモリが複数のトランザクション制御ブロックを有し、
前記第1メモリは、あるTCB識別子に関連するTCPコネクションのためのTCP状態情報を含むTCBにアクセスするために、そのTCB識別子によってアドレス指定が可能であることを特徴とする請求項1に記載のTOE。 - 前記組合せロジックは、クロック信号を供給されるステートマシンの部分であり、
前記組合せロジックは、前記クロック信号の1クロック時間内に前記少なくとも2つのTCP状態値と前記少なくとも2つのパケットヘッダ値とから前記フラッシュ検出信号を生成することを特徴とする請求項1に記載のTOE。 - 前記ステートマシンは命令のフェッチ、命令のデコード、及び命令の実行を行わないことを特徴とする請求項6に記載のTOE。
- 前記ステートマシンは、前記クロック信号の1クロック時間内に、前記第1メモリ内の前記予測受信パケットシーケンス番号及び前記受信パケットシーケンスリミットの値が更新されるようにすることを特徴とする請求項7に記載のTOE。
- 前記TCPコネクションは、前記ホスト上のスタックの実行によってセットアップされたものであり、前記TCPコネクションの制御は、次いで前記ホストから前記TOEに渡されたものであることを特徴とする請求項8に記載のTOE。
- ペイロードを有するパケットが前記TOE上に受信され、
前記TOEが、発信元アドレス値、移動する情報量を示すサイズ値、及び宛先アドレス値を用いて、前記ペイロードを前記TOEから前記ホストに移動させるDMAコントローラを更に有し、前記ステートマシンが該ステートマシンの1つの状態において、前記発信元アドレス値、前記サイズ値及び前記宛先アドレス値を前記DMAコントローラに供給させることを特徴とする請求項7に記載のTOE。 - TCPコネクションに関連するTCPプロトコル処理のタスクをホストからオフロードできるTCPオフロードエンジン(TOE)であって、
前記TCPコネクションに関連する少なくとも2つのTCP状態値を格納しかつ同時に出力し、前記少なくとも2つのTCP状態値が、受信パケットシーケンスリミット、予測受信パケットシーケンス番号、送信シーケンスリミット、送信アクノリッジ番号、及び送信シーケンス番号からなる群から選択されたものである、第1メモリと、
前記TCPコネクションを介してやりとりされるパケットの少なくとも2つのパケットヘッダ値を格納し同時に出力し、前記少なくとも2つのパケットヘッダ値が、受信パケットシーケンス番号、パケットペイロードサイズ、パケットアクノリッジ番号、及びパケット送信ウインドウ値からなる群から選択されたものである、第2メモリと、
前記少なくとも2つのTCP状態値及び前記少なくとも2つのパケットヘッダ値を受け取りかつそれらから例外条件が発生したか否かを表す信号を生成し、前記2以上のTCP状態値及び前記2以上のパケットヘッダ値の全てがハードウェアステートマシンに同時に供給され、クロック信号の1クロック時間内に前記少なくとも2つのTCP状態値と前記少なくとも2つのパケットヘッダ値とから前記信号を生成するハードウェアステートマシンとを有することを特徴とするTOE。 - 前記ハードウェアステートマシンは、前記クロック信号の1クロック時間内に、前記第1メモリ内の前記予測受信パケットシーケンス番号及び前記受信パケットシーケンスリミットの値が更新されるようにすることを特徴とする請求項11に記載のTOE。
- 前記予測受信パケットシーケンス番号及び前記受信パケットシーケンスリミットの値は、前記予測受信パケットシーケンス番号の値及び前記受信パケットシーケンスリミットの値を前記第1メモリに同時に書き込むことによって更新されることを特徴とする請求項12に記載のTOE。
- 前記例外条件は、前記TCPコネクションの制御が前記TOEから前記ホストに渡される結果を生ずる条件であることを特徴とする請求項11に記載のTOE。
- 前記第1メモリが、第1インタフェースと第2インタフェースとを有するデュアルポートメモリであり、前記ハードウェアステートマシンは、前記第1インタフェースを介して前記第1メモリからの読み出し及び前記第1メモリへの書き込みを行い、
前記ホストから前記第1メモリへは前記第2インタフェースを介して情報が渡されることを特徴とする請求項11に記載のTOE。 - 前記第1メモリは複数のTCBバッファを含み、前記TCBバッファの1つは前記TCPコネクションに関連付けられており、
前記TCPコネクションに関連するメモリ記述子リストエントリが前記TCPコネクションに関連する前記TCBバッファに格納されることを特徴とする請求項15に記載のTOE。 - 複数のソケット記述子を格納する第3メモリを更に有し、
前記ソケット記述子の1つが前記TCPコネクションに関連付けられていることを特徴とする請求項11に記載のTOE。 - 前記第2メモリは前記2以上のパケットヘッダ値とともにパーズ値を出力し、前記パーズ値は、関連するパケットの前記トランスポート層及びネットワーク層プロトコルがTCP及びIPプロトコルであるか否かを示すことを特徴とする請求項11に記載のTOE。
- TCPコネクションに関連するTCPプロトコル処理のタスクをホストからオフロードできるTCPオフロードエンジン(TOE)であって、
前記TCPコネクションに関連する少なくとも2つの、受信パケットシーケンス番号、パケットペイロードサイズ、パケットアクノリッジ番号、及びパケット送信ウインドウ値からなる群から選択された、TCP状態値を同時に出力し、かつ前記TCPコネクションを介してやりとりされるパケットの少なくとも2つの、受信パケットシーケンスリミット、予測受信パケットシーケンス番号、送信シーケンスリミット、送信アクノリッジ番号、及び送信シーケンス番号からなる群から選択された、パケットヘッダ値を同時に出力するメモリと、
前記少なくとも2つのTCP状態値及び前記少なくとも2つのパケットヘッダ値を受け取り、かつそれらから例外条件が発生したか否かを表す信号を生成するための、前記少なくとも2つのTCP状態値及び前記少なくとも2つのパケットヘッダ値の全てが同時に供給される、手段とを有することを特徴とするTOE。 - 前記メモリが第1メモリ部分と第2メモリ部分とを有し、前記第1メモリ部分は前記少なくとも2つのTCP状態値を格納し、前記第2メモリ部分は前記少なくとも2つのパケットヘッダ値を格納することを特徴とする請求項19に記載のTOE。
- 前記信号を生成する手段が、TCP状態値を前記メモリに書き込むことによってTCP状態値の更新をも行うことを特徴とする請求項19に記載のTOE。
- 前記信号を生成する手段が、順次ロジック要素を含まず、組合せロジック要素のみからなることを特徴とする請求項19に記載のTOE。
- 前記信号を生成する手段が、ステートマシンの部分であることを特徴とする請求項22に記載のTOE。
- 前記例外条件は、前記TCPコネクションの制御が前記TOEから前記ホストに渡される結果を生ずる条件であることを特徴とする請求項19に記載のTOE。
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