[发明专利]用于TCP通信的接收装置和传输装置

说明书

本发明大体上涉及传输控制协议(TCP)和TCP卸载引擎(TOE)。具体地说，本发明提出用于TCP通信的一种接收装置和一种传输装置。传输装置用于将标识符插入其发送到接收装置的TCP段中。接收装置用于从TCP段获得此标识符。标识符包括使得接收装置能够直接访问接收装置处的连接上下文的信息，其中所述连接上下文同传输装置与接收装置之间的连接相关。本发明还涉及相应的方法，具体是涉及一种用于通过交换控制信息而在传输装置与接收装置之间自动管理和配置标识符的方法。

技术领域

本发明大体上涉及传输控制协议(TCP)通信。具体来说，本发明提出一种用于通过TCP进行通信的接收装置、一种用于通过TCP进行通信的传输装置以及一种包括所述两个装置的系统。因此，本发明涉及标识符通过TCP段进行的使用、交换和配置，所述标识符允许直接访问接收装置处的传输装置与接收装置之间的连接的连接上下文。

背景技术

TCP/因特网协议(IP)是用于面向流语义的服务的本地传输选择。TCP/IP协议非常适合在异构网络基础设施上进行可靠的端到端通信。它提供了简单且通用的数据流抽象化和连接管理。此外，它还为部署所需的基础设施提供了很高的可扩展性和简单性。另外，它还提供了灵活性和扩展性，原因在于有大量端到端拥塞和流控制算法来满足不断变化的数据中心联网需求，如DCTCP、MPTCP、ICTCP等。

然而，缺点是TCP/IP实施方式的中央处理单元(CPU)利用率过高，数据处理时间过长。

基于融合以太网的RDMA(RoCE)是面向内存语义服务的本地传输选择。RoCE非常适合在无损网络基础设施上进行远程直接内存访问(RDMA)操作。RoCE在无损网络基础设施上提供低CPU利用率、低时延和最高吞吐量。

然而，缺点是RoCE不能在异构网络基础设施上扩展(即使使用新开发的数据中心量化拥塞通知(DCQCN)也如此)。此外，它对丢包极其敏感，因此它需要基于优先级的流量控制(PFC)部署。此外，它还涉及复杂的网络管理、拥塞扩散和死锁。

下表示出TCP与RoCE之间的相关点的比较。

一个普遍的问题是，当网络的异构性和高可扩展性这两种需求可以避免时，RoCE的高性能会迫使开发人员将应用程序从TCP/IP切换到RoCE传输层。

为了提高TCP/IP性能并降低CPU利用率，可以在智能网络接口控制器(NIC)卡中实施TCP/IP堆栈处理，所述智能网络接口控制器卡也称为TCP/IP卸载引擎(TOE)8001，它具有以下优点：

·TOE在智能NIC中处理TCP协议的堆栈，将CPU周期留给用户应用程序。

·TOE实现发送缓冲区的零拷贝，直接从用户缓冲区获取数据。

·TOE实现接收缓冲区的零拷贝，使用“预先发布的缓冲区”机制将数据直接放入用户缓冲区。

·TOE避免了实现用户空间驱动程序方案的用户空间/内核交叉延迟。

·TOE能够完全或部分卸载上层应用程序(例如，iSCSI的DIF计算、iWARP的CRC计算、TLS内联处理)。

·TOE保留了稳健的协议在异构网络上为大规模应用程序服务的能力。

·TOE的可扩展性不受智能NIC容量的限制且支持“缓存”机制，其中TCP连接可由内核(Kernel)和TOE轮流处理。

·基于可编程智能NIC的TOE的实施方式保留了结合TCP/IP协议的成熟和新兴发展的灵活性。