JPH06216970A - 通信制御アダプタ及び通信管理方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明の目的は、通信制御アダプタが、上位シ
ステムの影響を受けたり、与えたりすることが少なくし
て、該アダプタ独自にシステムバッファ管理を行ない、
早期に確認応答フレームを返送して高速データ通信を実
現することを目的としている。 【構成】通信制御アダプタにおいて、フレーム受信バッ
ファ部と受信フレームヘッダー解析部とプロトコル情報
構造体化部と上位システム内のバッファを管理するシス
テムバッファ管理部と連携する上位システム記憶手段バ
ッファ管理部から成る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、通信制御アダプタの処
理方式、構造に係り、受信したデータの格納領域記憶手
段の管理と確認応答フレームの早期返送による通信デー
タ転送の高速化の方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来技術では、通信制御アダプタにおけ
る処理は、通信プロトコル処理プログラムに従って、デ
ータフレームのヘッダー部の物理層かデータリンク層の
せいぜい一箇所か二箇所の情報を主に単一のプロセッサ
でシーケンシャルに処理を行っていた。また、上位層の
プロトコル処理は、詳細な上位プロトコル処理用のヘッ
ダー情報部とユーザデータ部を一緒に上位層のシステム
メモリに転送し、システムに組み込んだプロトコル解析
プログラムでユーザデータと上位層のヘッダー情報と分
離して、システム内の汎用プロセッサで条件判定してい
た。該汎用プロセッサでは、通信システムのプロトコル
処理とユーザプログラムのデータ処理を混在して行わせ
ていた。この従来技術では、上位システム内のバッファ
管理を上位通信プロトコル処理システムのみが管理し、
確認応答フレームまで生成して、確認応答フレームの送
信要求を該アダプタに発していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来技術では、通信制
御アダプタにおいて、当該アダプタによるヘッダー情報
管理処理と上位システム内の記憶手段のバッファを当該
アダプタが独自に管理し、確認応答フレームを生成し、
早期に返送することによる高速通信処理を行うという配
慮がなされておらず、上位のシステム側の汎用プロセッ
サと上位システムに組み込まれた通信プロトコル処理プ
ログラムによるヘッダー情報処理とシステムのバッファ
管理処理の大半を依存していた。そのため、上位のシス
テム側の汎用プロセッサに重い負荷のかかる処理プログ
ラムが走っていたり、また、送受信処理の度に、プロセ
ス、又は、コンテクストの切替が発生し、通信処理が一
貫して行われ難く、しばしば、高速性が要求される通信
処理の妨げとなっていた。また、バッファ管理を上位シ
ステム側に一括依存しているため、上位システム内のプ
ロセス実行状態の影響や上位システム内での確認応答フ
レームの生成、通信制御アダプタへの当該フレーム転送
などで、当該フレームの早期に返送することが滞り、遅
れて、データ送信側ステーションからネットワークを介
して、速やかに連続してデータが送られて来ることの妨
げにもなっていた。

【０００４】本発明は、通信制御アダプタ内にヘッダー
処理用のプロセッサを配置し、受信するユーザデータに
付随するヘッダー情報を当該プロセッサでシステムにお
ける汎用プロセッサとは分散処理して、上位システムの
記憶手段であるバッファを通信制御アダプタ側でも分散
管理して、上位システム内の汎用プロセッサの処理と通
信制御アダプタの受信処理とが相互に影響することを少
なくし、当該アダプタ側で確認応答フレームの早期生成
を行い、早期返送を実現し、通信データ受信処理の高速
化を図ることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、通信制御アダ
プタ側でヘッダー情報の解析を行ない、アダプタ内のテ
ーブルに当該情報を管理して、確認応答フレーム生成の
条件判定処理及び当該フレームの生成、送信を行うこと
に特徴がある。該アダプタ側にシステム記憶手段バッフ
ァ管理部と確認応答フレーム生成処理部を配置して、当
該バッファ管理部は、初期化時に通信制御アダプタに組
み込まれた上位システムバッファ管理プログラムに従っ
て、上位システム内のバッファ領域の大きさ情報を取得
し、該情報を格納管理するテーブルをもち、データフレ
ームを受信する度に更新されるバッファ管理部の当該テ
ーブルのバッファ領域使用状況をアダプタ自身が管理
し、上位システム内に配置されたシステムバッファ管理
部から上位システムバッファ解放状況値を受けて、当該
テーブルを更新するものであり、当該フレーム生成処理
部は、該状況に応じて確認応答フレームを送信する必要
が発生したと条件判定結果がでたときに参照するもので
ある。また、該バッファ管理部は、該アダプタ側で行な
ったヘッダー解析結果を纏めて管理している構造体の
内、上位システムが必要とするアドレス情報（ポート番
号やセッション番号）やデータ長等の情報要素を該シス
テムが管理するヘッダー情報管理テーブルに通知する際
のリターン値として、データ格納領域解放制御情報を受
けて、該アダプタ側のシステム記憶手段バッファ管理部
に通知して、当該バッファ管理部のテーブルであるバッ
ファ領域使用状況値を更新するものである。上位システ
ムバッファ管理部と該システム記憶手段バッファ管理部
は、該アダプタが受信したユーザデータを上位システム
に転送するときは、上位システムの記憶手段であるバッ
ファ管理部の使用状況を該アダプタ側の管理する該シス
テム記憶手段バッファ管理部のテーブルを参照して、使
用状況値だけで、上位システムに転送を行ない、上位シ
ステム側のシステムバッファ管理部が具体的な格納領域
を制御するものである。

【０００６】

【作用】ネットワークから通信制御アダプタの受信バッ
ファにデータを受信したとき、当該アダプタのヘッダー
情報解析部に階層毎に区分して送り、プロトコル情報構
造体化部のテーブルに格納する。これによって、ヘッダ
ー処理が該アダプタ側で独立して行なうことができる。
また、これによって、該アダプタ側で、独立して確認応
答フレームの生成及び生成判定又は送信判定に必要な条
件となる情報を管理することができる。このテーブルに
格納されたとき、該フレームを返送する必要があるかな
いか判定される。これによって、上位システムで、該フ
レームを返送する判定が不要となるため、上位システム
の汎用プロセッサのユーザデータ受信処理やユーザプロ
グラムやシステムプログラムの処理と相互に影響を与え
あうことを必要最小限に押さえることができる。返送す
る必要があるときは、直ちに、該フレームを生成し、該
フレームを送信する。この判定で、該フレームを生成し
て送信する条件は、上システムのバッファの空きスペー
スが十分にあるときであり、且つ、既に正しいデータを
規定の量だけ受信しているときである。この確認応答フ
レーム生成送信判定は、通信制御アダプタ側の上位シス
テム記憶手段バッファ管理部において行なう。これによ
って、上位システムからの当該確認応答フレーム送信要
求を受けずに、独立してアダプタ側で生成して、送信で
きるので、該フレームを迅速に返送できる。同一アドレ
ス宛に数フレーム分連続して受信したときは、確認応答
フレームは、纏めて一つだけ、最終受信済みのフレーム
に対応するものを生成して送り、何本もの確認応答フレ
ームを連続して、返送しないようにする。これによっ
て、データ送信側ステーションで、あまり意味をなさな
くなった確認応答フレームの連続した受信処理の負荷を
低減することができ、次のデータフレームを早期に送出
することができる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図を用いて説明す
る。

【０００８】図１は、本発明の通信制御アダプタで受信
処理を行なうＯＳＩに準拠したデータフレームの構造図
である。

【０００９】図１において、ＯＳＩに準拠したデータフ
レームは、物理層ヘッダー情報、データリンク層ヘッダ
ー情報、ネットワーク層ヘッダー情報、トランスポート
層ヘッダー情報、セッション層ヘッダー情報、プレゼン
テーション層ヘッダー情報のヘッダー情報列とアプリケ
ーション層情報であるユーザデータから構成されてい
る。本発明の該アダプタは、トランスポート層までのヘ
ッダー情報の受信処理を行なう。該データフレームを受
信したとき、まず、物理層とデータリンク層のヘッダー
情報のアドレスの適合によって、該アダプタ内にデータ
フレームを取り込み、当該データリンク層の上位プロト
コルタイプを検査して、ＯＳＩ準拠プロトコルを使用し
ていることが判ると、ネットワーク層とトランスポート
層のヘッダー情報の検査に入る。ネットワーク層とトラ
ンスポート層の適合性を判定する条件情報は、システム
初期化時に、上位システムから受け取る。これらのヘッ
ダー情報の検査は、データフレームを一旦該アダプタ内
のフレームバッファに全てを取り込んでから開始するタ
イプとネットワーク上から先頭のヘッダーを当該フレー
ムバッファに取り込みながら検査をするタイプがある。
前者は、データフレームの最後尾が該フレームバッファ
に取り込まれてからアダプタでの処理が開始される為、
ネットワークの伝送速度が遅い場合やデータフレーム受
信時間が長い場合は、データフレームの受信処理とヘッ
ダー情報の検査処理の開始が遅れることになる。また、
後者は、データフレームが到着すると、パイプライン並
列処理によって、フレームバッファにデータフレームを
先頭から取り込みながら、順次ヘッダー情報の検査を続
けることになる為、超高速型の伝送速度をもつネットワ
ークでは、処理が追いつかなくなることもあり、データ
フレームのデータフレーム受信が短い場合は、複雑な処
理をするほど逆にオーバヘッドを増加させる危険性があ
る。従って、前者は、超高速型又は、データフレーム受
信時間が小さいネットワークに適用し、後者は、中速型
又は、データフレーム受信時間が大きなネットワークに
適用するとよい。

【００１０】図２は、本発明の通信制御アダプタで受信
処理を行なうＴＣＰ／ＩＰプロトコルに準拠したデータ
フレームの構造図である。

【００１１】図２において、ＴＣＰ／ＩＰに準拠したデ
ータフレームは、物理層ヘッダー情報、データリンク層
ヘッダー情報、ＩＰ層ヘッダー情報、ＴＣＰ層ヘッダー
情報のヘッダー情報列とアプリケーション層情報である
ユーザデータから構成されている。本発明の該アダプタ
は、ＴＣＰ層までのヘッダー情報の受信処理を行なう。
該データフレームを受信したとき、まず、物理層とデー
タリンク層のヘッダー情報のアドレスの適合によって、
該アダプタ内にデータフレームを取り込み、当該データ
リンク層の上位プロトコルタイプを検査して、ＴＣＰ準
拠プロトコルを使用していることが判ると、ネットワー
ク層とトランスポート層のヘッダー情報の検査に入る。
ＩＰ層とＴＣＰ層の適合性を判定する条件情報は、シス
テム初期化時に、上位システムから受け取る。これらの
ヘッダー情報の検査は、データフレームを一旦該アダプ
タ内のフレームバッファに全てを取り込んでから開始す
るタイプとネットワーム上から先頭のヘッダーを当該フ
レームバッファに取り込みながら検査をするタイプがあ
る。前者は、データフレームの最後尾が該フレームバッ
ファに取り込まれてからアダプタでの処理が開始される
為、ネットワークの伝送速度が遅い場合やデータフレー
ム受信時間が長い場合は、データフレームの受信処理と
ヘッダー情報の検査処理の開始が遅れることになる。一
方後者は、データフレームが到着するとパイプライン並
列処理によって、フレームバッファにデータを取り込み
ながら、順次ヘッダー情報の検査を続けることになる
為、超高速型の伝送速度をもつネットワークでは、処理
が追いつかなくなることもあり、また、データフレーム
のデータフレーム受信時間が短い場合は、複雑な処理を
するほど逆にオーバヘッドを増加させる危険性がある。
従って、前者は、ＦＤＤＩのような超高速型又は、比較
的データフレーム受信時間が小さいネットワークに適用
し、後者は、Ｅｔｅｒｎｅｔのような中速型又は、比較
的データフレーム受信時間が大きなネットワークに適用
するとよい。

【００１２】図３は、当該通信制御アダプタにおけるデ
ータ受信時の機能アルゴリズムである。

【００１３】図３において、本発明の通信制御アダプタ
のフレームバッファに受信したデータフレームのヘッダ
ー情報をヘッダー解析部のヘッダーフィルターにかけ、
適合性を検査する。適合してないときは、フレームバッ
ファに対して、データ受信の棄却を行なう。適合してい
たときは、該ヘッダーの解析結果をプロトコル情報構造
体化部に送り、確認応答フレーム生成及び送信に備え
て、ヘッダー情報構造体に格納する。この構造体化した
ヘッダー情報は、上位システムから要求が発生したら、
その必要としている情報要素を当該上位システムに通知
することも可能である。当該ヘッダー情報構造体は、上
位システム記憶手段バッファの使用状態の予測、又は、
上位システムバッファ管理部からの指示に応じて、当該
アダプタが確認応答フレームを生成するときに、そのヘ
ッダー情報として使用する。

【００１４】図４は、当該アダプタにおけるデータ受信
時の機能アルゴリズムである。

【００１５】図４において、本発明の通信制御アダプタ
の機能構造の動作を説明する。非同期に発生するトラン
ザクションデータフレームをネットワークから通信制御
アダプタのフレーム受信バッファに取り込み、ヘッダー
部は、ヘッダー解析部に送り、ヘッダーフィルターで適
合性を検査する。セッション相違上、又は、ＴＣＰ層よ
り上位層のデータ部が受信されるとセグメンテーション
部に送り、バスの使用権に同期させながら、上位システ
ム記憶手段バッファにパイプライン、又は、ＤＭＡ転送
を行なう。この時、ヘッダー情報解析部から不適合の判
定結果がでると、直ちに、受信処理を棄却、中止し、上
位システム記憶手段バッファ管理部の記憶格納開始位置
を元に戻す。以後、受信することになるデータの格納開
始位置は、先に棄却したデータの格納開始位置と同じに
なる。正常に適合している場合は、上位に当該アダプタ
でも受信処理が完了したことを上位層のシステムバッフ
ァ管理部に通知し、その戻り値に設定してある上位記憶
手段バッファの回復値を当該アダプタの上位システム記
憶手段バッファ管理部に与えて、確認応答フレームの発
行の判定を行なう。実際の上位システムバッファでのデ
ータの格納場所は、上位システムバッファ管理部が行な
う。また、上位システムが不適合と判定したときは、１
００％とよりも大きなバッファ回復率の値等の規定の値
を戻り値として返す。つまり、当該アダプタでの上位シ
ステム記憶手段バッファは、上位システムバッファの回
復率を上位システムに適合して引き渡したデータ量と上
位システムからの通知される回復率を管理することによ
って、アダプタが独自に判断して、確認応答フレームの
発行の良否を判定することになる。

【００１６】図５は、上位システムと当該アダプタ間の
バッファ使用状況のＩ／Ｆを示している。

【００１７】図５において、本発明の通信制御アダプタ
内の上位システム記憶手段バッファ管理部と上位システ
ム内のシステムバッファ管理部の間のインタフェースの
情報を受け渡しする時の動作を説明する。

【００１８】当該アダプタのヘッダー情報管理部が正常
適合を判定すると上位システム記憶手段バッファ管理部
にデータ受信を通知する。当該記憶手段バッファ管理部
は、上位のシステム内のシステムバッファ管理部に受信
完了を通知し、その時のシステムバッファの使用状況を
バッファ回復率を戻り値として設定して当該アダプタの
該記憶手段バッファ管理部に返す。このバッファ回復率
は、前回該アダプタから通知されたときのバッファのデ
ータ充填値Ｂ１から今回通知を受けたときのデータ充填
値の差を全体のバッファの容量であるデータ充填値で割
ったときの値である。もし、回復せずにデータ充填度が
高まっているときは、負の値が大きくなり、回復してい
ないことが判る。

【００１９】回復率の値が規定値以上１００％以下であ
るならば、該アダプタの上位システム記憶手段バッファ
管理部は、ヘッダー情報管理部から対応するヘッダ情報
を取得して、確認応答フレームを生成して、ネットワー
ク上に送信する。

【００２０】図６は、従来型アダプタを使用したときの
データ受信処理アルゴリズムの一例である。

【００２１】図７は、本発明型アダプタのデータ受信処
理アルゴリズム一例である。

【００２２】図６、及び、図７のアルゴリズムの違いか
ら確認応答フレームの返送時期の向上度を説明する。

【００２３】図６において、データフレームをネットワ
ークからデータフレームの末尾まで受信すると次のデー
タフレームが受信されない限り、データ受信通知を上位
のシステムに通知し、上位システムからのデータ転送許
可が発行されて初めて、データ転送が開始される。上位
システムの記憶手段バッファに入ったデータフレーム
は、上位システムのプロトコル検査を上位システムに組
み込まれたプログラムによって、上位システムの汎用プ
ロセッサで処理される。この上位システム内で、プロト
コル検査によって、ヘッダー情報の適合性が判定され、
また、バッファ回復率を計算し、確認応答フレームを発
行する良否を判定する。当該確認応答フレームを発行す
ると判定した時点で、当該確認応答フレームを生成し、
アダプタに対して、送信要求を発行し、アダプタからの
許可がでて、確認応答フレームを該アダプタ側に転送
し、該アダプタは、データリンク層の解部のヘッダー情
報と物理層の情報を付加して、ネットワーク上に送信す
る。もし、確認応答フレームを送信するために上位シス
テム側で生成、送信準備を行なっているときに、次の受
信データフレームの受信が発生すると、該確認応答フレ
ームは送信待ちになり、返送が遅れることになる。図７
では、上位システムでプロトコル検査のヘッダー情報解
析を行なわないためにヘッダー情報処理と上位層へのデ
ータ転送処理を同時に行なうことが可能であり、プロト
コル検査のヘッダー情報処理が済めば、受信データがあ
ろうとも待つことがなく、直ちに、該アダプタ側で確認
応答フレームの発行条件判定、または、生成，送信に入
ることが可能となる。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、受信データのヘッダー
情報と上位システム記憶手段バッファ使用状況の情報を
通信制御アダプタ側で独自に管理するため、確認応答フ
レームを通信制御アダプタ内で生成して送信することが
でき、また、上位システムの処理に依存することが少な
いため、早期に確認応答フレームを返送することができ
る効果がある。また、本発明によれば、接続しているネ
ットワークに応じて、バッファの格納領域を設定するこ
とができるため、例えば、ＦＤＤＩにおける最大セグメ
ントサイズが大きいネットワークの時は、又は、高速な
伝送速度をもつネットワークの時は、上位システムの処
理時間に影響されることが少なく、該アダプタ側で上位
システム記憶手段バッファを管理しているため、受信バ
ッファサイズを大きく拡張しても、ネットワークの種類
毎に上位システムが接続しているネットワークを認識し
て受信データを区別して上位システムのバッファに管理
する必要がなくなり、該アダプタから転送されてくるセ
グメント状態の受信データを一意的に格納領域に格納す
ることが可能となる効果がある。また、該アダプタが上
位システムとは独立に上位システムのバッファを使用状
況を管理しているので、該アダプタから受信可能バッフ
ァサイズをデータ送信側ステーションに独自に通知する
ことができ、また、用意に確認応答フレームを一つに纏
めて返送したりできるため、データ送信側ステーション
は、あまり滞りもなく殆ど連続してデータを送信し続け
ることができ、高速データ通信を実現の効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＯＳＩに準拠したデータフレームの構造例を示
す図である。

【図２】ＴＣＰ／ＩＰに準拠したデータフレームの構造
例を示す図である。

【図３】当該通信制御アダプタにおけるデータ受信時の
機能アルゴリズムを示す図である。

【図４】当該アダプタと上位システムの内部機能構造図
である。

【図５】上位システムと当該アダプタ間のバッファ使用
状況情報のＩ／Ｆを示す図である。

【図６】従来型アダプタのデータ受信処理アルゴリズム
を示す図である。

【図７】本発明型アダプタのデータ受信処理アルゴリズ
ムを示す図である。

【符号の説明】

ＯＳＩ…オープンシステムインタオペラビリティプロト
コル、ＴＣＰ／ＩＰ…トランスポートコントロールプロ
トコル／インタネットコントロールプロトコル、ＦＤＤ
Ｉ…ファイバーディストリビュートデータインタフェー
ス（１００Ｍｂｐｓ）、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ…イーサネッ
ト（１０Ｍｂｐｓ）、ＤＭＡ…ダイレクトメモリアクセ
ス、パイプライン処理…ＯＳのタイムシェアリングによ
るバス使用権の同期を行ない，データ転送やプログラム
処理を見かけ上同期して並列して行なう、Ｉ／Ｆ…イン
タフェース。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 樋口 秀光 横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立 製作所マイクロエレクトロニクス機器開発 研究所内 (72)発明者 宮本 貴久 横浜市戸塚区戸塚町292番地 株式会社日 立製作所マイクロエレクトロニクス機器開 発研究所内 (72)発明者 堀本 徹 横浜市戸塚区戸塚町5030番地 株式会社日 立マイクロソフトウェアシステムズ内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】上位システム内の記憶手段の領域管理機能
   を備えたことを特徴とする通信制御アダプタ。
2. 【請求項２】アダプタから上位システムに転送されたデ
   ータを一時待機する為の上位システム内の記憶手段であ
   る共有キャッシュメモリ又は共有バッファを管理するテ
   ーブルをアダプタに備えたことを特徴とする通信制御ア
   ダプタ。
3. 【請求項３】システムとアダプタのそれぞれのバッファ
   管理部間で領域確保及び領域解放に関連する情報を受渡
   しすることを特徴とする通信管理方式。
4. 【請求項４】アダプタが受信したデータフレームのヘッ
   ダー情報を詳細な項目単位に構造体化して上位システム
   のプログラムに受渡し、システム内のバッファ回復率を
   戻り値として通知管理することを特徴とするアダプタ側
   データ管理システムバッファ管理方式。
5. 【請求項５】ヘッダー情報部の条件判定処理をアダプタ
   で行っている間に、アダプタの受信バッファから上位シ
   ステム内の記憶手段に格納領域を確保し、ユーザデータ
   部を転送することを特徴とするデータ転送並列処理方
   式。
6. 【請求項６】システム内のバッファからユーザプログラ
   ムにユーザデータを引き渡して格納領域を解放すると
   き、通信アダプタ内のシステムバッファ管理部に解放領
   域情報をバッファ回復率として通知することを特徴とす
   るデータ格納領域更新通知処理方式。
7. 【請求項７】データの受信確認応答フレームをアダプタ
   がネットワーク上に送信するとき、アダプタが管理して
   いるシステムバッファ管理部の情報を参照して、アダプ
   タ自身が管理している通信管理プログラムに従って、当
   該確認応答フレームを送出することを特徴とするアダプ
   タ独立確認応答フレーム送信方式。
8. 【請求項８】通信処理システム初期化時にヘッダー条件
   判定処理の為の通信アダプタの記憶手段に確認応答送信
   処理プログラムと判定の為のシステムバッファの領域管
   理のための初期条件データを割り付けることを特徴とす
   る通信制御アダプタ初期化方式。
9. 【請求項９】上位システムのバッファサイズを通信制御
   アダプタ側のシステム記憶手段バッファ管理部で管理及
   び変更することが接続ネットワーク種別又は、最大フレ
   ーム長によって行うことを特徴とするシステムバッファ
   サイズ管理方式。
10. 【請求項１０】連続して受信したデータフレームに対す
    る複数の確認応答フレームを一本、又は受信したデータ
    フレーム数よりも少ない本数に纏める機能を通信制御ア
    ダプタに備えたことを特徴とする確認応答フレーム集約
    生成送信方式。