JP2021034954A

JP2021034954A - Communication apparatus, control method, and program

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Publication number: JP2021034954A
Application number: JP2019155592A
Authority: JP
Inventors: 駿杉本; Shun Sugimoto
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2019-08-28
Filing date: 2019-08-28
Publication date: 2021-03-01
Anticipated expiration: 2039-08-28
Also published as: JP7387335B2

Abstract

To achieve dispersion on processing burden of transmission data with a simple structure.SOLUTION: A communication apparatus 100 transmitting a plurality of segment data obtained by dividing data to be transmitted on the basis of a prescribed communication protocol, comprises: acquisition means 208 of acquiring first management data for managing segment data from an OS (Operating System) Kernel during a protocol processing by the prescribed communication protocol; division means 217 of dividing each segment data when a segment size of each segment data managed by the first management data exceeds a prescribed size; generation means 215 of generating second management data managing each segment data divided by the division means; processing means 218 of performing the protocol processing to the second management data; and first transmission means 216 of transmitting the second management data protocol-processed by the processing means to the OS Kernel.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、データ通信を行う通信装置に関する。 The present invention relates to a communication device that performs data communication.

ＴＣＰ／ＩＰのパケット化処理である、送信データのセグメント分割処理と、分割したセグメントのＴＣＰ／ＩＰプロトコル処理とをハードウェアが行う技術がある。ここで、ＴＣＰ／ＩＰはＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌＰｒｏｔｏｃｏｌ／ＩｎｔｅｒｎｅｔＰｒｏｔｏｃｏｌの略である。 There is a technique in which hardware performs segment division processing of transmission data, which is TCP / IP packetization processing, and TCP / IP protocol processing of the divided segments. Here, TCP / IP is an abbreviation for Transmission Control Protocol / Internet Protocol.

特許文献１には、セグメント分割処理およびＴＣＰ／ＩＰプロトコル処理をＣＰＵと異なるハードウェアで処理する方法が記載されている。 Patent Document 1 describes a method of processing segment division processing and TCP / IP protocol processing with hardware different from that of the CPU.

特開２０１８−１９６０５３号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2018-196053

特許文献１の方法は、通信デバイスに依存せずにＴＣＰ／ＩＰパケット化をオフロード処理することができるが、ＯＳ（ＯｐｅｒａｔｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）カーネルのプロトコルスタックへの変更が伴う（例えば、ＯＳのソースコードを変更する必要がある）。このような変更は保守性や品質面の観点から避けたいという要望がある。
本発明は、上記した課題に鑑みてなされたものであり、送信データの処理負担の分散を簡便な構成で実現できるようにすることを目的とする。 The method of Patent Document 1 can offload TCP / IP packetization independently of the communication device, but involves a change to the protocol stack of the OS (Operating System) kernel (for example, the source code of the OS). Need to be changed). There is a desire to avoid such changes from the standpoint of maintainability and quality.
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to make it possible to distribute the processing load of transmitted data with a simple configuration.

上記目的を達成するために、本発明の１つの態様による通信装置は、送信すべきデータを分割して得た複数のセグメントデータを、所定の通信プロトコルに基づいて送信する通信装置であって、前記所定の通信プロトコルによるプロトコル処理中に、前記セグメントデータを管理する第一の管理データをＯＳ（ＯｐｅｒａｔｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）カーネルから取得する取得手段と、前記第一の管理データにより管理されるセグメントデータのセグメントサイズが所定のサイズを超える場合、当該セグメントデータを分割する分割手段と、前記分割手段により分割されたセグメントデータを管理する第二の管理データを生成する生成手段と、前記第二の管理データに対して前記プロトコル処理を行う処理手段と、前記処理手段によりプロトコル処理された前記第二の管理データを、前記ＯＳカーネルに送信する第１の送信手段と、を備える。 In order to achieve the above object, the communication device according to one aspect of the present invention is a communication device that transmits a plurality of segment data obtained by dividing data to be transmitted based on a predetermined communication protocol. An acquisition means for acquiring the first management data for managing the segment data from the OS (Operating System) kernel during protocol processing by the predetermined communication protocol, and a segment of the segment data managed by the first management data. When the size exceeds a predetermined size, the division means for dividing the segment data, the generation means for generating the second management data for managing the segment data divided by the division means, and the second management data. On the other hand, it includes a processing means for performing the protocol processing and a first transmission means for transmitting the second management data protocol-processed by the processing means to the OS kernel.

本発明によれば、送信データの処理負担の分散を簡便な構成で実現できる。 According to the present invention, it is possible to distribute the processing load of transmitted data with a simple configuration.

実施形態１に係る通信装置のハードウェア構成図。The hardware block diagram of the communication apparatus which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施形態１に係る通信装置の機能構成図。The functional block diagram of the communication apparatus which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施形態１に係るバッファ管理データ処理判定部の処理判定フロー図。FIG. 5 is a processing determination flow diagram of the buffer management data processing determination unit according to the first embodiment. 実施形態１に係るオフロード処理後のバッファ管理データを示す図。The figure which shows the buffer management data after the offload processing which concerns on Embodiment 1. 実施形態２に係る通信装置の機能構成図。The functional block diagram of the communication apparatus which concerns on Embodiment 2. FIG. 実施形態２に係るオフロード処理後のバッファ管理データを示す図。The figure which shows the buffer management data after the offload processing which concerns on Embodiment 2.

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下の実施形態は本発明を限定するものではなく、また、実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の解決手段に必須のものとは限らない。実施形態の構成は、本発明が適用される装置の仕様や各種条件（使用条件、使用環境等）によって適宜修正または変更され得る。本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって確定されるのであって、以下の個別の実施形態によって限定されない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be noted that the following embodiments do not limit the present invention, and not all combinations of features described in the embodiments are essential for the means for solving the present invention. The configuration of the embodiment may be appropriately modified or changed depending on the specifications of the apparatus to which the present invention is applied and various conditions (use conditions, use environment, etc.). The technical scope of the present invention is determined by the claims and is not limited by the following individual embodiments.

＜実施形態１＞
＜通信装置のハードウェア構成＞
図１は、本実施形態における通信装置１００のハードウェア構成の一例を示す図である。通信装置１００は、カメラ、プリンタ、スマートフォン、タブレット、ＰＣ（ＰｅｒｓｏｎａｌＣｏｍｐｕｔｅｒ）、プロジェクタ等の通信機能を備えた装置である。通信装置１００は、ＣＰＵ１０２と、ＲＯＭ１０３と、ＲＡＭ１０４と、通信デバイス１０５と、オフロード処理ハードウェア１０６とを有する。システムバス１０１は、ＣＰＵ１０２、ＲＯＭ１０３、ＲＡＭ１０４、通信デバイス１０５およびオフロード処理ハードウェア１０６を接続し、各種データの転送経路となる。ＣＰＵはＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔの略である。ＲＯＭはＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙの略である。ＲＡＭはＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙの略である。 <Embodiment 1>
<Hardware configuration of communication device>
FIG. 1 is a diagram showing an example of the hardware configuration of the communication device 100 according to the present embodiment. The communication device 100 is a device having a communication function such as a camera, a printer, a smartphone, a tablet, a PC (Personal Computer), and a projector. The communication device 100 includes a CPU 102, a ROM 103, a RAM 104, a communication device 105, and offload processing hardware 106. The system bus 101 connects the CPU 102, the ROM 103, the RAM 104, the communication device 105, and the offload processing hardware 106, and serves as a transfer path for various data. CPU is an abbreviation for Central Processing Unit. ROM is an abbreviation for Read Only Memory. RAM is an abbreviation for Random Access Memory.

ＣＰＵ１０２は、ＯＳやデバイスドライバを介して各ハードウェア構成部（１０３〜１０６）を統括的に制御し、通信装置１００を制御する。
ＲＯＭ１０３は、ＣＰＵ１０２で実行されるＯＳやデバイスドライバ等の制御プログラムを格納している。
ＲＡＭ１０４は、ＣＰＵ１０２の主メモリおよびワークエリア等として機能し、プログラムやデータを一時記憶する。 The CPU 102 comprehensively controls each hardware component (103 to 106) via the OS and the device driver, and controls the communication device 100.
The ROM 103 stores control programs such as an OS and a device driver executed by the CPU 102.
The RAM 104 functions as a main memory of the CPU 102, a work area, and the like, and temporarily stores programs and data.

通信デバイス１０５は、ＭＡＣ（ＭｅｄｉａＡｃｃｅｓｓＣｏｎｔｒｏｌ）モジュール１０７とＰＨＹ（ＰｈｙｓｉｃａｌＬａｙｅｒ）モジュール１０８を有し、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ等のネットワーク１１１を介した通信相手装置との通信を行う。データの送受信は、ＣＰＵ１０２によりネットワークドライバが実行され、これに応じてＭＡＣモジュール１０７が制御されることにより行われる。尚、本実施形態では、通信デバイス１０５は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔを介した通信を行うものとするが、これに替えて、無線ＬＡＮ（Ｗｉ−Ｆｉ）等、ＩＰ通信可能な媒体を介して通信を行うことも可能である。 The communication device 105 has a MAC (Medium Access Control) module 107 and a PHY (Physical Layer) module 108, and communicates with a communication partner device via a network 111 such as Ethernet. Data transmission / reception is performed by executing a network driver by the CPU 102 and controlling the MAC module 107 accordingly. In the present embodiment, the communication device 105 communicates via Ethernet, but instead, it communicates via a medium capable of IP communication such as a wireless LAN (Wi-Fi). Is also possible.

オフロード処理ハードウェア１０６は、ＤＭＡＣ（ＤｉｒｅｃｔＭｅｍｏｒｙＡｃｃｅｓｓＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）１０９とプロトコル処理ハードウェア１１０を有し、セグメント分割処理や通信プロトコル処理をＣＰＵからオフロードする。
ＤＭＡＣ１０９は、ＲＡＭ１０４に記憶されているデータを、プロトコル処理ハードウェア１１０に転送したり、逆にプロトコル処理ハードウェア１１０で処理したデータをＲＡＭ１０４に転送したりする。ＤＭＡＣ１０９によるデータ転送は、ＣＰＵ１０２により制御される。なお、図１には１つのＤＭＡＣ１０９しか示されていないが、オフロード処理ハードウェア１０６に複数のＤＭＡＣ１０９を設けてもよい。複数のＤＭＡＣとは、例えば、ＲＡＭ１０４からデータを読み込むためのＤＭＡＣと、ＲＡＭ１０４にデータを書き込むためのＤＭＡＣである。 The offload processing hardware 106 has a DMAC (Direct Memory Access Controller) 109 and a protocol processing hardware 110, and offloads segment division processing and communication protocol processing from the CPU.
The DMAC 109 transfers the data stored in the RAM 104 to the protocol processing hardware 110, and conversely transfers the data processed by the protocol processing hardware 110 to the RAM 104. The data transfer by the DMAC109 is controlled by the CPU 102. Although only one DMAC 109 is shown in FIG. 1, a plurality of DMAC 109s may be provided in the offload processing hardware 106. The plurality of DMACs are, for example, a DMAC for reading data from the RAM 104 and a DMAC for writing data to the RAM 104.

プロトコル処理ハードウェア１１０は、ＴＣＰ／ＩＰ等の通信プロトコル処理を実行する機能を持ったハードウェアで、ＴＣＰやＵＤＰのチェックサム計算、通信ヘッダ生成処理等を行う。
なお、図１に示した構成は一例であり、通信装置１００は図１に示されていない構成要素を備えてもよい。例えば、通信装置１００はタイマ管理部を備えてもよい。タイマ管理部は、所定時間が経過したかを管理する。また、図１には１つのＣＰＵ１０２しか示されていないが、複数のＣＰＵを設けてもよい。あるいは、ＣＰＵ１０２は１つまたは複数のプロセッサにより置換されてもよい。通信装置１００がカメラの場合には、撮像部や表示部を備えてもよい。 The protocol processing hardware 110 is hardware having a function of executing communication protocol processing such as TCP / IP, and performs checksum calculation of TCP and UDP, communication header generation processing, and the like.
The configuration shown in FIG. 1 is an example, and the communication device 100 may include components not shown in FIG. For example, the communication device 100 may include a timer management unit. The timer management unit manages whether a predetermined time has elapsed. Further, although only one CPU 102 is shown in FIG. 1, a plurality of CPUs may be provided. Alternatively, the CPU 102 may be replaced by one or more processors. When the communication device 100 is a camera, it may include an imaging unit and a display unit.

＜通信装置の機能構成＞
図２は、本実施形態における通信装置１００の機能構成の一例を示す図である。尚、本実施形態では、ＣＰＵ１０２が実行するＯＳカーネル２０１はＬｉｎｕｘ（登録商標）を想定するが、ＯＳカーネル２０１はＬｉｎｕｘに限定されない。
アプリケーション２００は、ユーザアプリケーションである。アプリケーション２００により、任意のサイズの、送信対象のアプリケーションデータ（送信データ）がプロトコルスタック２０２に入力される。尚、本実施形態では、アプリケーション２００は、ＴＣＰ／ＩＰｖ４通信を行うアプリケーションとして説明するが、ＵＤＰ通信を行うアプリケーションでもよいし、ＩＰｖ６通信を行うアプリケーションでもよい。 <Functional configuration of communication device>
FIG. 2 is a diagram showing an example of the functional configuration of the communication device 100 in the present embodiment. In the present embodiment, the OS kernel 201 executed by the CPU 102 is assumed to be Linux (registered trademark), but the OS kernel 201 is not limited to Linux.
The application 200 is a user application. The application 200 inputs application data (transmission data) of an arbitrary size to the protocol stack 202. In the present embodiment, the application 200 will be described as an application that performs TCP / IPv4 communication, but may be an application that performs UDP communication or an application that performs IPv6 communication.

プロトコルスタック２０２は、コネクション管理部２０３、第一バッファ管理データ生成部２０４、第一セグメント分割処理部２０５、第一プロトコル処理部２０６、ウィンドウ制御部２０７およびバッファ管理データフック部２０８を有する。
コネクション管理部２０３は、通信装置１００の通信コネクションを管理する。例えば、コネクション管理部２０３は、アプリケーション２００に対する通信コネクションのＭＳＳやオフロード設定情報等のソケット情報やＡＲＰ（ＡｄｄｒｅｓｓＲｅｓｏｌｕｔｉｏｎＰｒｏｔｏｃｏｌ）テーブルのエントリ情報等を管理する。ＡＲＰテーブルには、送信すべきセグメントデータのＭＡＣアドレスとＩＰアドレスが、エントリ情報として記憶される。 The protocol stack 202 includes a connection management unit 203, a first buffer management data generation unit 204, a first segment division processing unit 205, a first protocol processing unit 206, a window control unit 207, and a buffer management data hook unit 208.
The connection management unit 203 manages the communication connection of the communication device 100. For example, the connection management unit 203 manages socket information such as MSS and offload setting information of the communication connection for the application 200, entry information of the ARP (Address Resolution Protocol) table, and the like. The MAC address and IP address of the segment data to be transmitted are stored as entry information in the ARP table.

第一バッファ管理データ生成部２０４は、カーネル空間で使用する送信バッファの管理データを生成する。例えば、Ｌｉｎｕｘでは、ｓｔｒｕｃｔｓｋ＿ｂｕｆｆで定義される構造体を生成する。バッファ管理データは、カーネル空間のデータアドレスやソケット情報への参照、通信デバイス情報への参照等を含んでいる。 The first buffer management data generation unit 204 generates management data of the transmission buffer used in the kernel space. For example, Linux creates a structure defined by strike sk_buff. The buffer management data includes a reference to a kernel space data address and socket information, a reference to communication device information, and the like.

第一セグメント分割処理部２０５は、ユーザ空間に存在するアプリケーション２００からの送信データをＭＳＳ単位で分割しながらバッファ管理データが管理するカーネル空間の送信バッファに分割送信データをコピーする。送信バッファにコピーする分割送信データのデータサイズはウィンドウ制御部２０７で管理されているＴＣＰ送信ウィンドウサイズや輻輳ウィンドウサイズ等から決定される。また、ＴＣＰセッションでチェックサム計算のオフロード設定がされていない場合、ＴＣＰセグメントに対するチェックサム値がコピーの際に計算される。
第一プロトコル処理部２０６は、ＴＣＰやＵＤＰのトランスポート層の処理、ＩＰのネットワーク層の処理、具体的には各プロトコルのヘッダ生成処理を行う。 The first segment division processing unit 205 copies the divided transmission data to the transmission buffer in the kernel space managed by the buffer management data while dividing the transmission data from the application 200 existing in the user space in MSS units. The data size of the divided transmission data to be copied to the transmission buffer is determined from the TCP transmission window size and the congestion window size managed by the window control unit 207. If the checksum calculation offload setting is not set in the TCP session, the checksum value for the TCP segment is calculated at the time of copying.
The first protocol processing unit 206 performs TCP and UDP transport layer processing, IP network layer processing, and specifically, header generation processing for each protocol.

ウィンドウ制御部２０７は、ＴＣＰ送信ウィンドウサイズおよび輻輳ウィンドウを管理する。
バッファ管理データフック部２０８は、第一プロトコル処理部２０６がＩＰ処理をしている途中でバッファ管理データをフックして処理するコールバックを登録する機能を有する。例えば、Ｌｉｎｕｘでは、Ｎｅｔｆｉｌｔｅｒと呼ばれるフレームワークで提供されるＡＰＩを使ってバッファ管理データフック部２０８が実現される。ここで、バッファ管理データのフックとは、バッファ管理データの取得処理を意味する。 The window control unit 207 manages the TCP transmission window size and the congestion window.
The buffer management data hook unit 208 has a function of registering a callback for hooking and processing buffer management data while the first protocol processing unit 206 is performing IP processing. For example, in Linux, the buffer management data hook unit 208 is realized by using the API provided by the framework called Netfilter. Here, the buffer management data hook means the buffer management data acquisition process.

通信デバイス転送処理部２０９は、プロトコルスタック２０２で処理されたバッファ管理データを通信デバイス１０５に入力する機能を有する。通信デバイス転送処理部２０９には、通信デバイス１０５のドライバも含まれる。なお、通信デバイス１０５のドライバはＯＳカーネル２０１に含まれていてもよいし、後述する動的にロードするソフトウェア（以下、「動的ロードソフトウェア２１０」と称する）として実現してもよい。 The communication device transfer processing unit 209 has a function of inputting the buffer management data processed by the protocol stack 202 to the communication device 105. The communication device transfer processing unit 209 also includes a driver for the communication device 105. The driver of the communication device 105 may be included in the OS kernel 201, or may be realized as dynamically loaded software (hereinafter, referred to as “dynamic loading software 210”) described later.

動的ロードソフトウェア２１０は、ＯＳカーネル２０１の起動後に動的にロードされる。動的ロードソフトウェア２１０は、コールバック登録部２１１、バッファ管理データ処理判定部２１２、プロトコル処理返付部２１３、ソケット情報書き換え部２１４、第二バッファ管理データ生成部２１５および通信デバイス処理入力部２１６を有する。
コールバック登録部２１１は、バッファ管理データフック部２０８が提供する機能を用いて、バッファ管理データをＩＰプロトコル処理中にフックして処理するコールバックを登録する。つまり、本実施形態において、コールバック登録部２１１は、バッファ管理データをフックする機能を有する。 The dynamic loading software 210 is dynamically loaded after the OS kernel 201 is started. The dynamic load software 210 includes a callback registration unit 211, a buffer management data processing determination unit 212, a protocol processing return unit 213, a socket information rewriting unit 214, a second buffer management data generation unit 215, and a communication device processing input unit 216. ..
The callback registration unit 211 registers a callback to be hooked and processed during the IP protocol processing by using the function provided by the buffer management data hook unit 208. That is, in the present embodiment, the callback registration unit 211 has a function of hooking the buffer management data.

バッファ管理データ処理判定部２１２は、コールバック登録部２１１で登録されたコールバック内で、フックしたバッファ管理データの中身を解析し、処理判定を行う（バッファ管理データの処理の方法を決定する）。例えば、バッファ管理データ処理判定部２１２は、フックしたバッファ管理データを、フック元であるプロトコルスタック２０２の処理に戻すという判定（決定）をすることができる。また、バッファ管理データ処理判定部２１２は、フックしたバッファ管理データのソケット情報を書き換えるという判定をすることができる。さらに、バッファ管理データ処理判定部２１２は、フックしたバッファ管理データをオフロード処理するという判定をすることもできる。処理判定の詳細については図３を用いて後述する。 The buffer management data processing determination unit 212 analyzes the contents of the hooked buffer management data in the callback registered by the callback registration unit 211 and makes a processing determination (determines the method of processing the buffer management data). .. For example, the buffer management data processing determination unit 212 can determine (determine) that the hooked buffer management data is returned to the processing of the protocol stack 202 which is the hook source. Further, the buffer management data processing determination unit 212 can determine that the socket information of the hooked buffer management data is rewritten. Further, the buffer management data processing determination unit 212 can also determine that the hooked buffer management data is offloaded. The details of the processing determination will be described later with reference to FIG.

プロトコル処理返付部２１３は、バッファ管理データ処理判定部２１２においてフックしたバッファ管理データをプロトコルスタック２０２の処理に戻すと判定された場合、当該バッファ管理データをプロトコルスタック２０２に戻す。あるいは、プロトコル処理返付部２１３は、ソケット情報書き換え部２１４でソケット情報を書き換えたバッファ管理データをプロトコルスタック２０２に戻す。例えば、Ｎｅｔｆｉｌｔｅｒフレームワークにおいては、コールバックの返り値としてＮＦ＿ＡＣＣＥＰＴで定義された定数を返すことでプロトコルスタック２０２の処理に戻す。 When it is determined that the buffer management data hooked by the buffer management data processing determination unit 212 is returned to the processing of the protocol stack 202, the protocol processing return unit 213 returns the buffer management data to the protocol stack 202. Alternatively, the protocol processing return unit 213 returns the buffer management data whose socket information has been rewritten by the socket information rewriting unit 214 to the protocol stack 202. For example, in the Netfilter framework, the processing of the protocol stack 202 is returned by returning the constant defined in NF_ACCEPT as the return value of the callback.

ソケット情報書き換え部２１４は、バッファ管理データ処理判定部２１２においてフックしたバッファ管理データのソケット情報を書き換えると判定された場合、当該バッファ管理データのソケット情報を書き換える。書き換えるソケット情報は、例えば、ＭＳＳのキャッシュ値と、チェックサム計算をハードウェアオフロードする設定である。ＭＳＳのキャッシュ値を実際のＭＳＳ値よりも大きな値に設定することで、プロトコルスタック２０２の第一セグメント分割処理部２０５において分割されるセグメントデータサイズが大きくなる。これにより、一つのバッファ管理データで管理されるセグメントデータサイズが大きくなる。または、セグメントオフロードするように設定することでセグメントデータサイズを大きくしてもよい。セグメントオフロードするように設定する場合、最大セグメントサイズおよび最大セグメント数の設定も行う。また、チェックサム計算をハードウェアオフロードするように設定することで、第一セグメント分割処理部２０５においてコピーの際に発生するチェックサム計算処理がスキップされ、プロトコルスタック２０２の処理が軽減される。ソケット情報を書き換えたバッファ管理データはプロトコル処理返付部２１３によりプロトコルスタック２０２に戻される。ソケット情報を書き換えたコネクションについては、以降、大きなセグメントデータサイズでＴＣＰチェックサム計算がされない状態のバッファ管理データが動的ロードソフトウェア２１０にフックされる。 When the socket information rewriting unit 214 determines to rewrite the socket information of the buffer management data hooked by the buffer management data processing determination unit 212, the socket information rewriting unit 214 rewrites the socket information of the buffer management data. The socket information to be rewritten is, for example, the cache value of MSS and the setting for hardware offloading the checksum calculation. By setting the cache value of the MSS to a value larger than the actual MSS value, the segment data size to be divided in the first segment division processing unit 205 of the protocol stack 202 becomes large. As a result, the segment data size managed by one buffer management data becomes large. Alternatively, the segment data size may be increased by setting the segment to be offloaded. When setting to offload segments, also set the maximum segment size and the maximum number of segments. Further, by setting the checksum calculation to be hardware offloaded, the checksum calculation process generated at the time of copying is skipped in the first segment division processing unit 205, and the process of the protocol stack 202 is reduced. The buffer management data in which the socket information has been rewritten is returned to the protocol stack 202 by the protocol processing return unit 213. For the connection whose socket information has been rewritten, the buffer management data in a state where the TCP checksum calculation is not performed with a large segment data size is subsequently hooked to the dynamic load software 210.

第二バッファ管理データ生成部２１５は、バッファ管理データ処理判定部２１２においてフックしたバッファ管理データのセグメント分割処理と通信プロトコル処理をハードウェアオフロードすると判定された場合に、バッファ管理データを生成する。生成するバッファ管理データの個数は、フックしたバッファ管理データが管理するセグメントデータサイズを実際のＴＣＰセッションのＭＳＳで割ることで算出する。割り切れずに余りが発生する場合は切り上げる。例えば、フックしたバッファ管理データが管理するセグメントデータサイズが１５０００Ｂｙｔｅであり、ＭＳＳが１４６０Ｂｙｔｅの場合、１１個のバッファ管理データを生成する。また、第二バッファ管理データ生成部２１５は、生成したバッファ管理データおよびフックしたバッファ管理データをオフロード処理ハードウェア１０６に入力する。第二バッファ管理データ生成部２１５が生成したバッファ管理データは、ＯＳカーネル２０１からフックしたバッファ管理データとは異なるので、第二のバッファ管理データと称してもよい。 The second buffer management data generation unit 215 generates buffer management data when it is determined in the buffer management data processing determination unit 212 that the segment division processing and the communication protocol processing of the buffer management data hooked by the buffer management data processing determination unit 212 are to be hardware offloaded. The number of buffer management data to be generated is calculated by dividing the segment data size managed by the hooked buffer management data by the MSS of the actual TCP session. If it is not divisible and a remainder occurs, round it up. For example, when the segment data size managed by the hooked buffer management data is 15000 bytes and the MSS is 1460 bytes, 11 buffer management data are generated. Further, the second buffer management data generation unit 215 inputs the generated buffer management data and the hooked buffer management data to the offload processing hardware 106. Since the buffer management data generated by the second buffer management data generation unit 215 is different from the buffer management data hooked from the OS kernel 201, it may be referred to as the second buffer management data.

通信デバイス処理入力部２１６は、オフロード処理ハードウェア１０６においてセグメント分割処理および通信プロトコル処理がなされたバッファ管理データ（第二のバッファ管理データ）を、通信デバイス転送処理部２０９に入力する。つまり、通信デバイス処理入力部２１６は、第二のバッファ管理データを、フック元であるＯＳカーネル２０１に送信する。第二のバッファ管理データの入力は、ＯＳカーネル２０１の機能を用いて行われる。例えば、Ｌｉｎｕｘにおいては、ｄｅｖ＿ｑｕｅｕｅ＿ｘｍｉｔ（）を呼び出すことで、第二のバッファ管理データを入力する。フックしたバッファ管理データは、この段階で解放する。例えば、Ｌｉｎｕｘにおいては、通信デバイス処理入力部２１６は、フックしたバッファ管理データをｋｆｒｅｅ＿ｓｋｂ（）により解放する。また、通信デバイス処理入力部２１６が、全ての第二のバッファ管理データを通信デバイス転送処理部２０９に入力し終わると、コールバック関数の一連の処理が終わる。動的ロードソフトウェア２１０（通信デバイス処理入力部２１６）は、プロトコルスタック２０２に、フックしたバッファ管理データをコールバック関数内で処理した旨の信号（コールバックの返り値）を送る。例えば、Ｎｅｔｆｉｌｔｅｒフレームワークにおいては、コールバックの返り値としてＮＦ＿ＳＴＯＬＥＮで定義された定数を送る。 The communication device processing input unit 216 inputs the buffer management data (second buffer management data) subjected to the segment division processing and the communication protocol processing in the offload processing hardware 106 to the communication device transfer processing unit 209. That is, the communication device processing input unit 216 transmits the second buffer management data to the OS kernel 201 which is the hook source. The input of the second buffer management data is performed using the function of the OS kernel 201. For example, in Linux, the second buffer management data is input by calling dev_queue_xmit (). The hooked buffer management data is released at this stage. For example, in Linux, the communication device processing input unit 216 releases the hooked buffer management data by kfree_skb (). Further, when the communication device processing input unit 216 finishes inputting all the second buffer management data into the communication device transfer processing unit 209, a series of processing of the callback function ends. The dynamic load software 210 (communication device processing input unit 216) sends a signal (callback return value) to the protocol stack 202 to the effect that the hooked buffer management data has been processed in the callback function. For example, in the Netfilter framework, a constant defined by NF_STORLEN is sent as the return value of the callback.

オフロード処理ハードウェア１０６は、第二セグメント分割処理部２１７と第二プロトコル処理部２１８を有する。
第二セグメント分割処理部２１７は、ＤＭＡＣを備えており、フックしたバッファ管理データで管理されるセグメントデータのアドレスを読み出し元とし、セグメントデータを取得する。第二セグメント分割処理部２１７は、取得したセグメントデータを、ＭＳＳ単位でセグメントデータをメモリコピーすることでセグメント分割処理を行う。より詳しくは、第二セグメント分割処理部２１７は、第二バッファ管理データ生成部２１５で生成した複数のバッファ管理データに対し、管理されるデータ領域を書き出し先としてＭＳＳ単位でセグメントデータをメモリコピーすることでセグメント分割処理を行う。 The offload processing hardware 106 has a second segment division processing unit 217 and a second protocol processing unit 218.
The second segment division processing unit 217 includes a DMAC, and acquires segment data by using the address of the segment data managed by the hooked buffer management data as a read source. The second segment division processing unit 217 performs the segment division processing by copying the acquired segment data in memory in MSS units. More specifically, the second segment division processing unit 217 memory-copies the segment data in MSS units with the managed data area as the write destination for the plurality of buffer management data generated by the second buffer management data generation unit 215. By doing so, the segment division process is performed.

第二プロトコル処理部２１８は、セグメント分割処理がなされたバッファ管理データに対して、ＴＣＰ／ＩＰのプロトコル処理を行う。フックしたバッファ管理データにプロトコル処理中のヘッダデータが含まれているので、第二プロトコル処理部２１８は、当該ヘッダデータに基づいて第二バッファ管理データ生成部２１５で生成した複数のバッファ管理データに対し、プロトコル処理を行う。例えば、ＩＰヘッダについては、アドレス情報やプロトコル情報等はそのままコピーし、個々のバッファ管理データで異なる値（パケット長、識別子、チェックサム等）は計算および再入力を行う。ＴＣＰヘッダについては、ポート番号情報やコントロールフラグ等はそのままコピーし、シーケンス番号やチェックサム等は計算および再入力を行う。また、第二プロトコル処理部２１８はＭＡＣヘッダも生成する。フックしたバッファ管理データにはＭＡＣヘッダは付与されていないが、第二プロトコル処理部２１８は、ＡＰＲテーブルの宛先デバイス情報から取得できる近傍エントリ情報に基づいてＭＡＣヘッダを生成する。例えば、Ｌｉｎｕｘにおいては、第二プロトコル処理部２１８はｓｔｒｕｃｔｎｅｉｇｈｂｏｕｒ構造体で管理される情報からＭＡＣヘッダを生成する。 The second protocol processing unit 218 performs TCP / IP protocol processing on the buffer management data that has been segmented. Since the hooked buffer management data includes the header data being processed by the protocol, the second protocol processing unit 218 can use the second buffer management data generation unit 215 to generate a plurality of buffer management data based on the header data. On the other hand, protocol processing is performed. For example, for the IP header, address information, protocol information, etc. are copied as they are, and different values (packet length, identifier, checksum, etc.) are calculated and re-entered in each buffer management data. For the TCP header, the port number information, control flag, etc. are copied as they are, and the sequence number, checksum, etc. are calculated and re-entered. The second protocol processing unit 218 also generates a MAC header. Although the MAC header is not added to the hooked buffer management data, the second protocol processing unit 218 generates the MAC header based on the neighborhood entry information that can be obtained from the destination device information of the APR table. For example, in Linux, the second protocol processing unit 218 generates a MAC header from the information managed by the strike neighbor structure.

なお、本実施形態では、第二セグメント分割処理部２１７と第二プロトコル処理部２１８はオフロード処理ハードウェア１０６で実現しているが、ソフトウェアで実現してもよい。
また、図２に示した構成は一例であり、複数の機能部が１つの機能部に統合されてもよいし、いずれかの機能部が複数の機能部に分けられてもよい。さらに、図２に示した機能部に含まれる一部または全部の機能がハードウェア化されていてもよい。ハードウェア化は、例えばＡＳＩＣ（ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＳｐｅｃｉｆｉｃＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）により実現される。 In the present embodiment, the second segment division processing unit 217 and the second protocol processing unit 218 are realized by the offload processing hardware 106, but may be realized by software.
Further, the configuration shown in FIG. 2 is an example, and a plurality of functional units may be integrated into one functional unit, or any of the functional units may be divided into a plurality of functional units. Further, some or all the functions included in the functional unit shown in FIG. 2 may be hardwareized. Hardware implementation is realized by, for example, an ASIC (Application Specific Integrated Circuit).

＜バッファ管理データ処理判定部の判定フロー＞
図３は、本実施形態におけるバッファ管理データ処理判定部２１２の判定フロー図である。バッファ管理データ処理判定部２１２は、プロトコルスタック２０２からフックしたバッファ管理データを解析し、処理の方法を決定する。図３において、ＳはＳｔｅｐの略である。図３の処理は、例えば、図１のＣＰＵ１０２がＲＯＭ１０３に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより行われる。 <Judgment flow of buffer management data processing judgment unit>
FIG. 3 is a determination flow diagram of the buffer management data processing determination unit 212 in the present embodiment. The buffer management data processing determination unit 212 analyzes the buffer management data hooked from the protocol stack 202 and determines the processing method. In FIG. 3, S is an abbreviation for Step. The process of FIG. 3 is performed, for example, by the CPU 102 of FIG. 1 reading and executing the program stored in the ROM 103.

Ｓ３０１において、バッファ管理データ処理判定部２１２は、フックしたバッファ管理データのＩＰヘッダからトランスポート層の通信プロトコルを確認し、オフロード処理対象の通信プロトコルか否かを判定する。本実施形態ではＴＣＰプロトコルのみオフロード処理するものとして説明する。つまり、Ｓ３０１の判定は、通信プロトコルの種類に基づいて行われる。トランスポート層の通信プロトコルがＴＣＰプロトコルであれば（Ｓ３０１の判定結果がＹｅｓの場合）Ｓ３０２に進み、ＴＣＰプロトコルでなければＳ３０６に進む。
Ｓ３０２において、バッファ管理データ処理判定部２１２は、フックしたバッファ管理データのＴＣＰヘッダからポート番号を確認し、オフロード処理対象のポート番号かどうかを判定する。対象ポート番号であればＳ３０３に進み、対象ポート番号でなければＳ３０６に進む。なお、ポート番号によるフィルタリングは無くてもよい（つまりＳ３０２は省略してもよい）が、例えば、特定のアプリケーションのみオフロード処理を行いたい場合はＳ３０２を実行する。Ｓ３０２を実行するためには、オフロード処理を行いたいアプリケーションで使用するポート番号を予め入力しておく。 In S301, the buffer management data processing determination unit 212 confirms the communication protocol of the transport layer from the IP header of the hooked buffer management data, and determines whether or not the communication protocol is the target of offload processing. In the present embodiment, only the TCP protocol will be described as being offloaded. That is, the determination of S301 is performed based on the type of communication protocol. If the communication protocol of the transport layer is the TCP protocol (when the determination result of S301 is Yes), the process proceeds to S302, and if it is not the TCP protocol, the process proceeds to S306.
In S302, the buffer management data processing determination unit 212 confirms the port number from the TCP header of the hooked buffer management data, and determines whether or not the port number is the target of offload processing. If it is the target port number, the process proceeds to S303, and if it is not the target port number, the process proceeds to S306. Note that filtering by port number may not be necessary (that is, S302 may be omitted), but for example, when offload processing is desired to be performed only for a specific application, S302 is executed. In order to execute S302, the port number used by the application to be offloaded is input in advance.

Ｓ３０３において、バッファ管理データ処理判定部２１２は、ソケット情報が書き換え済みか否かを判定する。具体的には、バッファ管理データ処理判定部２１２は、ソケット情報の中のＭＳＳのキャッシュ値とハードウェアチェックサムオフロードフラグを確認する。ソケット情報が書き換え済みであればＳ３０４に進み、書き換え済みでなければＳ３０８に進む。
Ｓ３０４では、バッファ管理データ処理判定部２１２は、ＡＲＰテーブルを参照して、次に送信すべきセグメントデータに関する近傍エントリ情報があるかどうかを判定する。近傍エントリ情報がなければ（Ｓ３０４の判定結果がＮｏの場合）、第二プロトコル処理部２１８でＭＡＣヘッダが生成できないため、フックしたバッファ管理データをプロトコル処理に戻す（Ｓ３０６）。近傍エントリ情報があればＳ３０５に進む。 In S303, the buffer management data processing determination unit 212 determines whether or not the socket information has been rewritten. Specifically, the buffer management data processing determination unit 212 confirms the MSS cache value and the hardware checksum offload flag in the socket information. If the socket information has been rewritten, the process proceeds to S304, and if the socket information has not been rewritten, the process proceeds to S308.
In S304, the buffer management data processing determination unit 212 refers to the ARP table and determines whether or not there is neighborhood entry information regarding the segment data to be transmitted next. If there is no neighborhood entry information (when the determination result in S304 is No), the MAC header cannot be generated by the second protocol processing unit 218, so the hooked buffer management data is returned to the protocol processing (S306). If there is neighborhood entry information, proceed to S305.

Ｓ３０５において、バッファ管理データ処理判定部２１２は、フックしたバッファ管理データのセグメントデータサイズがＭＳＳよりも大きいかどうかを判定する。セグメントデータサイズがＭＳＳよりも大きければＳ３０７に進み、ＭＳＳ以下であればＳ３０６に進む。
Ｓ３０６において、バッファ管理データ処理判定部２１２は、フックしたバッファ管理データがオフロード処理対象ではなく、プロトコル処理に戻すと判定する。そして、バッファ管理データ処理判定部２１２は、当該バッファ管理データをプロトコル処理返付部２１３に送る。 In S305, the buffer management data processing determination unit 212 determines whether or not the segment data size of the hooked buffer management data is larger than the MSS. If the segment data size is larger than the MSS, the process proceeds to S307, and if the segment data size is smaller than the MSS, the process proceeds to S306.
In S306, the buffer management data processing determination unit 212 determines that the hooked buffer management data is not the offload processing target and returns to the protocol processing. Then, the buffer management data processing determination unit 212 sends the buffer management data to the protocol processing return unit 213.

Ｓ３０７において、バッファ管理データ処理判定部２１２は、フックしたバッファ管理データがオフロード処理対象であると判定する。そして、バッファ管理データ処理判定部２１２は、当該バッファ管理データを第二バッファ管理データ生成部２１５に送る。
Ｓ３０８において、バッファ管理データ処理判定部２１２は、フックしたバッファ管理データのソケット情報を書き換えると判定する。そして、バッファ管理データ処理判定部２１２は、当該バッファ管理データをソケット情報書き換え部２１４に送る。 In S307, the buffer management data processing determination unit 212 determines that the hooked buffer management data is the offload processing target. Then, the buffer management data processing determination unit 212 sends the buffer management data to the second buffer management data generation unit 215.
In S308, the buffer management data processing determination unit 212 determines that the socket information of the hooked buffer management data is rewritten. Then, the buffer management data processing determination unit 212 sends the buffer management data to the socket information rewriting unit 214.

＜プロトコル処理後のバッファ管理データ＞
図４は、第二セグメント分割処理部２１７におけるセグメントデータのコピー（複製）および分割と、第二プロトコル処理部２１８におけるプロトコル処理後のバッファ管理データを示した図である。
バッファ管理データ４００はプロトコルスタック２０２からフックしたバッファ管理データである。
セグメントデータ４０１はバッファ管理データ４００で管理されるセグメントデータである。セグメントデータ４０１はＭＳＳを超えるセグメントサイズの場合にオフロード処理対象となる。 <Buffer management data after protocol processing>
FIG. 4 is a diagram showing copy (duplicate) and division of segment data in the second segment division processing unit 217 and buffer management data after protocol processing in the second protocol processing unit 218.
The buffer management data 400 is buffer management data hooked from the protocol stack 202.
The segment data 401 is the segment data managed by the buffer management data 400. The segment data 401 is subject to offload processing when the segment size exceeds the MSS.

ヘッダデータ４０２は、セグメントデータ４０１に対して、第一プロトコル処理部２０６で処理中のヘッダデータである。ヘッダデータ４０２には、ＴＣＰヘッダおよびＩＰヘッダが付与されており、ＴＣＰチェックサム値は計算されていない状態を想定する。
バッファ管理データ４０３、４０４、４０５、４０６は、第二バッファ管理データ生成部２１５で生成されるバッファ管理データ（第二のバッファ管理データ）である。図４は、第二のバッファ管理データが４つの場合を示しているが、第二のバッファ管理データの数は４に限定されない。 The header data 402 is header data being processed by the first protocol processing unit 206 with respect to the segment data 401. It is assumed that the header data 402 is provided with a TCP header and an IP header, and the TCP checksum value is not calculated.
The buffer management data 403, 404, 405, and 406 are buffer management data (second buffer management data) generated by the second buffer management data generation unit 215. FIG. 4 shows a case where the second buffer management data is four, but the number of the second buffer management data is not limited to four.

セグメントデータ４０７、４０８、４０９、４１０は、第二セグメント分割処理部２１７においてセグメントデータ４０１を分割して得られるセグメントデータであって、バッファ管理データ４０３、４０４、４０５、４０６で管理するセグメントデータ領域にコピーされる。バッファ管理データ４０３〜４０６の数は、セグメントデータ４０７〜４１０の数と同じである。
ヘッダデータ４１１、４１２、４１３、４１４は、ヘッダデータ４０２に基づいて生成され、セグメントデータ４０７、４０８、４０９、４１０に付けられるヘッダデータである。より詳しくは、第二プロトコル処理部２１８でプロトコル処理されたバッファ管理データ４０３〜４０６が管理するデータヘッダ４１１〜４１４には、ヘッダデータ４０２に基づいて生成されたＴＣＰヘッダとＩＰヘッダが付与される。そして、ヘッダデータ４１１〜４１４には、ＡＲＰテーブルの近傍エントリ情報から得られるＭＡＣヘッダも付与される。ヘッダデータ４０２および４１１〜４１４は通信ヘッダと称してもよい。 The segment data 407, 408, 409, and 410 are segment data obtained by dividing the segment data 401 by the second segment division processing unit 217, and are segment data areas managed by the buffer management data 403, 404, 405, and 406. Is copied to. The number of buffer management data 403 to 406 is the same as the number of segment data 407 to 410.
The header data 411, 421, 413, 414 are header data generated based on the header data 402 and attached to the segment data 407, 408, 409, 410. More specifically, the TCP header and the IP header generated based on the header data 402 are added to the data headers 411 to 414 managed by the buffer management data 403 to 406 protocol-processed by the second protocol processing unit 218. .. Then, a MAC header obtained from the neighborhood entry information of the ARP table is also added to the header data 411 to 414. The header data 402 and 411-414 may be referred to as communication headers.

以上、本実施形態によれば、ＯＳカーネル２０１のプロトコルスタック２０２が処理中のＭＳＳを超えるセグメントデータサイズのバッファ管理データ４００をフックする。フックしたバッファ管理データ４００のセグメントデータ４０１をオフロード処理によりセグメント分割してデータコピーを行う。データコピーしたセグメントデータ４０７〜４１０を持ち、通信プロトコル処理をした新たなバッファ管理データ４０３〜４０６を生成する。そして、新たに生成したバッファ管理データ４０３〜４０６をＯＳカーネル２０１の通信デバイス転送処理部２０９に戻す。この一連の処理により、ＯＳカーネル２０１とは異なる動的にロードしたソフトウェア２１０でセグメント分割処理および通信プロトコル処理を、通信デバイス１０５に依存せず、ＯＳカーネル２０１の変更もせずに実行することができる。よって、送信データの処理負担の分散を簡便な構成で実現できる。 As described above, according to the present embodiment, the protocol stack 202 of the OS kernel 201 hooks the buffer management data 400 having a segment data size exceeding the MSS being processed. The segment data 401 of the hooked buffer management data 400 is segmented by offload processing and data is copied. It has segment data 407 to 410 that have been copied, and generates new buffer management data 403 to 406 that has undergone communication protocol processing. Then, the newly generated buffer management data 403 to 406 are returned to the communication device transfer processing unit 209 of the OS kernel 201. By this series of processing, the segment division processing and the communication protocol processing can be executed by the dynamically loaded software 210 different from the OS kernel 201 without depending on the communication device 105 and without changing the OS kernel 201. .. Therefore, it is possible to distribute the processing load of the transmitted data with a simple configuration.

なお、図３のＳ３０２で使用するポート番号は、宛先／送信元ポート番号である。また、ポート番号の代わりに宛先ＩＰアドレスを使用して、オフロード処理対象の宛先ＩＰアドレスであればＳ３０３に進むようにしてもよい。
また、バッファ管理データ処理判定部２１２は、ＴＣＰウインドウスケールのシフトカウント（３ウエイシェイクハンド後）が、所定値（例えば、１）以上であれば、フックしたバッファ管理データのソケット情報を書き換えるという判定をしてもよい。
Ｓ３０６を実行した時点で、チェックサム計算がオフになっているならば、プロトコル処理返付部２１３は、チェックサム計算を行ってから、当該バッファ管理データをプロトコルスタック２０２に戻してもよい。この場合、プロトコル処理返付部２１３は、バッファ管理データをＩＰ層に戻す。 The port number used in S302 in FIG. 3 is a destination / source port number. Further, the destination IP address may be used instead of the port number, and if the destination IP address is the target of offload processing, the process may proceed to S303.
Further, the buffer management data processing determination unit 212 determines that if the shift count (after 3 way shake hands) of the TCP window scale is a predetermined value (for example, 1) or more, the socket information of the hooked buffer management data is rewritten. You may do.
If the checksum calculation is turned off when S306 is executed, the protocol processing return unit 213 may perform the checksum calculation and then return the buffer management data to the protocol stack 202. In this case, the protocol processing return unit 213 returns the buffer management data to the IP layer.

＜実施形態２＞
実施形態１では、第二セグメント分割処理部２１７において、フックしたバッファ管理データ４００が管理するセグメントデータ４０１を、バッファ管理データ４０３〜４０６が管理するセグメントデータ領域に分割しつつコピーした。実施形態２では、第二セグメント分割処理部２１７において、セグメントデータ４０１をコピーしない場合を説明する。以下の記載において、実施形態１と同様な構成、機能および処理については、同じ参照符号を付ける。 <Embodiment 2>
In the first embodiment, the second segment division processing unit 217 copies the segment data 401 managed by the hooked buffer management data 400 while dividing it into the segment data areas managed by the buffer management data 403 to 406. In the second embodiment, the case where the segment data 401 is not copied in the second segment division processing unit 217 will be described. In the following description, the same reference numerals are given to the same configurations, functions, and processes as those in the first embodiment.

ハードウェア構成については実施形態１（図１）と同様であるため説明を省略する。また、バッファ管理データ処理判定部２１２の判定フローについては図３と同様であるため説明を省略する。 Since the hardware configuration is the same as that of the first embodiment (FIG. 1), the description thereof will be omitted. Further, since the determination flow of the buffer management data processing determination unit 212 is the same as that in FIG. 3, the description thereof will be omitted.

＜通信装置の機能構成＞
図５は、実施形態２における通信装置１００の機能構成の一例を示す図である。実施形態１（図２）と異なる部分のみ説明する。実施形態２の動的ロードソフトウェア２１０は、図２の構成と比較すると、バッファ管理データ管理部５００をさらに備えている。
バッファ管理データ管理部５００は、第二バッファ管理データ生成部２１５で生成されたバッファ管理データをクローンし、動的ロードソフトウェア２１０内で管理する。クローンは、セグメントデータ（図４の符号４０７〜４１０）自体をコピーする処理を行うのではなく、当該セグメントデータへの参照を持ったバッファ管理データを生成する処理を行う。例えば、Ｌｉｎｕｘにおいては、ｓｋｂ＿ｃｌｏｎｅ（）により、バッファ管理データ（クローン）が生成される。また、バッファ管理データ管理部５００は、管理しているバッファ管理データについて、現在の確認応答番号（ＡＣＫ番号、シーケンス番号）から当該バッファ管理データが不要かどうかを確認し、不要であれば解放する。解放可否確認のタイミングはコールバックが呼ばれた際に毎回確認してもよいし、コールバックの任意の回数毎に確認してもよし、所定時間経過毎に確認してもよい。 <Functional configuration of communication device>
FIG. 5 is a diagram showing an example of the functional configuration of the communication device 100 according to the second embodiment. Only the part different from the first embodiment (FIG. 2) will be described. The dynamic load software 210 of the second embodiment further includes a buffer management data management unit 500 as compared with the configuration of FIG.
The buffer management data management unit 500 clones the buffer management data generated by the second buffer management data generation unit 215 and manages it in the dynamic load software 210. The clone does not perform a process of copying the segment data (reference numerals 407 to 410 in FIG. 4) itself, but performs a process of generating buffer management data having a reference to the segment data. For example, in Linux, buffer management data (clone) is generated by skb_clone (). Further, the buffer management data management unit 500 confirms whether or not the buffer management data is unnecessary from the current acknowledgment number (ACK number, sequence number) of the managed buffer management data, and releases the buffer management data if it is unnecessary. .. The timing of confirming whether or not the release is possible may be confirmed every time the callback is called, every arbitrary number of callbacks, or every predetermined time elapses.

＜プロトコル処理後のバッファ管理データ＞
図６は、本実施形態における第二セグメント分割処理部２１７におけるセグメントデータの分割、および第二プロトコル処理部２１８におけるプロトコル処理後のバッファ管理データを示した図である。
バッファ管理データ４００、セグメントデータ４０１、ヘッダデータ４０２、バッファ管理データ４０３〜４０６、ヘッダデータ４１１〜４１４については実施形態１における図４と同様であるため説明を省略する。 <Buffer management data after protocol processing>
FIG. 6 is a diagram showing segment data division by the second segment division processing unit 217 in the present embodiment and buffer management data after protocol processing by the second protocol processing unit 218.
The buffer management data 400, the segment data 401, the header data 402, the buffer management data 403 to 406, and the header data 411 to 414 are the same as those in FIG. 4, and thus the description thereof will be omitted.

本実施形態では、コピーしたセグメントデータ４０７〜４１０（図４）を用いるのではなく、セグメントデータ参照６００、６０１、６０２、６０３を用いる。セグメントデータ参照６００、６０１、６０２、６０３は、それぞれバッファ管理データ４０３、４０４、４０５、４０６のフラグメントされたデータ参照であり、セグメントデータ４０１をＭＳＳで分割したデータの先頭アドレスを指す。セグメントデータ参照６００、６０１、６０２、６０３は、メモリアドレス情報であり、それぞれ対応するバッファ管理データ４０３、４０４、４０５、４０６に格納されている。セグメントデータ参照６００〜６０３は、第二セグメント分割処理部２１７により、バッファ管理データ４０３〜４０６へ格納される。
バッファ管理データ４０３〜４０６のヘッダデータ４１１〜４１４とセグメントデータ４０１は連続領域に存在しないため、通信デバイス１０５への転送時にＧａｔｈｅｒ機能を用いて連結する。そのため、本実施形態では、通信デバイス転送処理部２０９がＧａｔｈｅｒ機能を備えているとする。 In this embodiment, instead of using the copied segment data 407 to 410 (FIG. 4), the segment data references 600, 601, 602, and 603 are used. The segment data references 600, 601, 602, and 603 are fragmented data references of the buffer management data 403, 404, 405, and 406, respectively, and refer to the start address of the data obtained by dividing the segment data 401 by the MSS. The segment data references 600, 601, 602, and 603 are memory address information, and are stored in the corresponding buffer management data 403, 404, 405, and 406, respectively. The segment data references 600 to 603 are stored in the buffer management data 403 to 406 by the second segment division processing unit 217.
Since the header data 411 to 414 of the buffer management data 403 to 406 and the segment data 401 do not exist in the continuous area, they are connected by using the Gather function at the time of transfer to the communication device 105. Therefore, in the present embodiment, it is assumed that the communication device transfer processing unit 209 has a Gather function.

以上、本実施形態によれば、ＯＳカーネル２０１のプロトコルスタック２０２が処理中のＭＳＳを超えるセグメントデータサイズのバッファ管理データ４００をフックする。フックしたバッファ管理データ４００のセグメントデータ４０１をオフロード処理によりセグメント分割する。分割したセグメントデータへの参照４１１〜４１４を持ち、通信プロトコル処理をした新たなバッファ管理データ４０３〜４０６を生成する。新たに生成したバッファ管理データ４０３〜４０６をＯＳカーネル２０１の通信デバイス転送処理部２０９に戻す。これにより、ＯＳカーネル２０１とは異なる動的にロードしたソフトウェア２１０でセグメント分割処理および通信プロトコル処理を、通信デバイス１０５に依存せず、ＯＳカーネル２０１の変更もせずに実行することができる。また、セグメントデータのコピーをしないので、実施形態１と比較して、オフロード処理における負荷が軽減される。 As described above, according to the present embodiment, the protocol stack 202 of the OS kernel 201 hooks the buffer management data 400 having a segment data size exceeding the MSS being processed. The segment data 401 of the hooked buffer management data 400 is segmented by offload processing. It has references 411 to 414 to the divided segment data, and generates new buffer management data 403 to 406 that have been processed by the communication protocol. The newly generated buffer management data 403 to 406 are returned to the communication device transfer processing unit 209 of the OS kernel 201. As a result, the dynamically loaded software 210 different from the OS kernel 201 can execute the segment division processing and the communication protocol processing without depending on the communication device 105 and without changing the OS kernel 201. Further, since the segment data is not copied, the load in the offload processing is reduced as compared with the first embodiment.

本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワークまたは記憶媒体を介してシステムまたは装置に供給し、そのシステムまたは装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。 The present invention supplies a program that realizes one or more functions of the above-described embodiment to a system or device via a network or storage medium, and one or more processors in the computer of the system or device reads and executes the program. It can also be realized by the processing to be performed. It can also be realized by a circuit (for example, ASIC) that realizes one or more functions.

１００…通信装置、１０６…オフロード処理ハードウェア、２０１…ＯＳカーネル、２０２…プロトコルスタック、２０８…バッファ管理データフック部、２１２…バッファ管理データ処理判定部、２１３…プロトコル処理返付部、２１４…ソケット情報書き換え部、２１５…第二バッファ管理データ生成部、２１７…第二セグメント分割処理部、２１８…第二プロトコル処理部、４００…バッファ管理データ、４０１…セグメントデータ、４０３〜４０６…バッファ管理データ、４０７〜４１０…セグメントデータ 100 ... communication device, 106 ... offload processing hardware, 201 ... OS kernel, 202 ... protocol stack, 208 ... buffer management data hook unit, 212 ... buffer management data processing judgment unit, 213 ... protocol processing return unit, 214 ... socket Information rewriting unit, 215 ... Second buffer management data generation unit, 217 ... Second segment division processing unit, 218 ... Second protocol processing unit, 400 ... Buffer management data, 401 ... Segment data, 403 to 406 ... Buffer management data, 407 to 410 ... Segment data

Claims

A communication device that transmits a plurality of segment data obtained by dividing data to be transmitted based on a predetermined communication protocol.
An acquisition means for acquiring the first management data for managing the segment data from the OS (Operating System) kernel during protocol processing by the predetermined communication protocol.
When the segment size of the segment data managed by the first management data exceeds a predetermined size, a dividing means for dividing the segment data and a dividing means.
A generation means for generating a second management data for managing the segment data divided by the division means, and a generation means.
A processing means for performing the protocol processing on the second management data, and
A first transmission means for transmitting the second management data protocol-processed by the processing means to the OS kernel, and
A communication device characterized by comprising.

The first management data manages the segment data and also manages the socket information of the segment data managed by the first management data.
The communication device is
A rewriting means for rewriting the socket information so that the segment size of the segment data managed by the first management data exceeds the predetermined size.
A second transmission means for transmitting the first management data in which the socket information is rewritten to the OS kernel, and
The communication device according to claim 1, further comprising.

The communication device according to claim 2, wherein the rewriting means is set to offload the segment data to the socket information.

Whether to send the first management data to the OS kernel or rewrite the socket information by the rewriting means based on at least one of the segment size and the socket information of the segment data managed by the first management data. The communication device according to claim 2 or 3, further comprising a determining means for determining whether to divide the segment data by the dividing means.

The processing means generates a communication header of segment data managed by the second buffer management data based on the communication header generated by the communication protocol processing performed on the first management data. The communication device according to any one of claims 2 to 4, wherein the communication device is characterized.

The second item according to any one of claims 2 to 5, wherein the number of the second management data generated by the generation means is the same as the number of segment data obtained by the division by the division means. Communication device.

The communication device according to claim 6, wherein the division means copies the segment data obtained by the division into the corresponding segment data area of the second management data.

The communication device according to claim 6, wherein the division means stores the memory address information of the segment data obtained by the division in the second management data.

The claim is characterized in that the rewriting means is set to perform the checksum calculation offload in the socket information so that the checksum calculation process is not performed in the protocol process for the first management data. Item 2. The communication device according to any one of Items 2 to 8.

The communication device according to any one of claims 1 to 9, wherein the acquisition means acquires the first management data by using the function provided in the OS kernel.

The second method according to any one of claims 2 to 10, wherein the second transmission means transmits the first management data to the OS kernel by using the function provided in the OS kernel. Communication device.

Any one of claims 1 to 11, wherein the first transmission means transmits the second management data to the OS kernel by using a function provided in the OS kernel of the communication device. The communication device described in the section.

One of claims 1 to 12, wherein the dividing means and the processing means are realized by a software function different from that of the OS kernel or a hardware function different from that of the CPU of the communication device. The communication device described in.

The communication according to any one of claims 2 to 9, wherein the rewriting means, the first transmitting means, and the second transmitting means are realized by a function of software different from that of the OS kernel. apparatus.

The determining means includes a segment size of segment data managed by the first management data, the socket information, the type of the predetermined communication protocol, a destination port number, a source port number, and ARP (Addless). The communication device according to claim 4, wherein the determination is made based on at least one of the entry information of the Resolution Protocol) table, the destination IP address, and the shift count of the TCP (Transmission Protocol) window scale. ..

The communication device according to any one of claims 1 to 15, wherein the predetermined communication protocol is a TCP / IP protocol.

It is a control method of a communication device that transmits a plurality of segment data obtained by dividing data to be transmitted based on a predetermined communication protocol.
A step of acquiring the first management data for managing the segment data from the OS kernel during protocol processing by the predetermined communication protocol, and
When the segment size of the segment data managed by the first management data exceeds a predetermined size, the step of dividing the segment data and the step of dividing the segment data
A step of generating a second management data for managing the segment data divided by the division step, and a step of generating the second management data.
The step of performing the protocol processing on the second management data and
A step of transmitting the second management data protocol-processed by the step of performing the protocol processing to the OS kernel, and a step of transmitting the protocol-processed data to the OS kernel.
A control method characterized by having.

A program for operating a computer as a communication device according to any one of claims 1 to 16.