[发明专利]FPGA加速卡网络数据传输方法及相关组件

说明书

本申请公开了提供一种FPGA加速卡网络数据传输方法，该方法利用FPGA加速卡的可编程能力，在发送侧进行发送聚合，将小数据包聚合发送，可以减少发送的数据包数量，这样可以减少接收端的网卡中断数量，同时提高接收端网卡DMA Ring Buffer的利用率，降低网络负荷，从而可以提升接收服务器的数据接收效率，同时，该方法充分利用现有系统的资源优化，利用FPGA加速卡的可编程特性，不需要增加硬件方面的资金投入，可以实现降低网络架设使用成本的同时保障网络应用中的高效网络数据传输。本申请还提供了FPGA加速卡网络数据传输装置、设备及一种可读存储介质，具有上述有益效果。

技术领域

本申请涉及电子技术领域，特别涉及FPGA加速卡网络数据传输方法、 装置、设备及一种可读存储介质。

背景技术

近年来FPGA(现场可编程门阵列，一种可编程的硬件电路)产品不断迭 代发展，FPGA加速卡(FPGA产品，可用来可编程并行计算并自带性能网络 功能)具有强大的并行计算能力，可为计算平台提供异构计算力，同时其自 带网络通信功能，也可提供高带宽、低延迟的网络通信能力，因此，FPGA加 速卡在数据中心、视频与图像处理、计算存储、数据库与数据分析、金融技 术、高性能计算以及网络加速等领域的应用越来越广。

在网络应用中存在着普通的服务器，也有服务器需要增强计算能力安装 了FPGA加速卡，拥有FPGA加速卡的服务器，提升了自身的并行计算能力， 同时可利用FPGA加速卡自带的10-100G光纤通讯接口提供的高带宽，低延迟 的网络通信能力与其他服务器进行通信。服务器加装FPGA加速卡后，其自身 性能得到了极大的提高，服务网络整体的业务服务能力也得到了提升。

基于FPGA加速卡的网络应用中存在着混合的联网方式。有的服务器之间 通过网络通信，有的则直接连接通信，每个服务器节点有不同的角色分工， 互相之间存在大量的数据通信，如图1所示。一般情况下，该服务网络都可胜 任业务服务支撑。但是，某些业务存在特殊性，在某些时间范围内瞬时会有 高吞吐量的小包数据，普通服务器面对高吞吐量小包数据时存在性能问题， 造成数据包丢失。例如FPGA加速卡在金融领域的应用中，9:15——9:30开盘 前(或15:00收盘前)由于是集合竞价的关键时间点，行情小包数据量最大。 带FPGA加速卡的服务器(行情解析结点A)，FPGA加速卡直接对行情数据解 析，其相较于软件解析性能提升了100倍，这样极大加快了行情解析速度。行 情解析结点A瞬间生成大量解析后行情数据，其数据包中存在大量100字节左 右的短包，发给接收服务器(行情接收结点B)，行情接收结点B必须接收到 所有数据并做处理。但是由于此时性能不足的问题，行情接收结点B常常会有 数据包丢失。

拥有FPGA加速卡的服务器通信能力很强，但网络能力的提升不是单节点 的事情，涉及到通信链路上的每一个环节。当普通服务器的通信能力没有得 到升级时，其必将在此时成为整个通信链路上的瓶颈。当数据包量突然迸发， 特别是瞬时小包数据量突然增加时，整体链路都需要高性能处理高吞吐量数 据。如果网络中的普通服务器出现通信性能方面的问题，可能导致行情数据 包的丢失，浪费FPGA加速卡带来的加速功能及高带宽，低延迟的网络通信能 力，同时也影响(金融)业务服务水平。

现有的技术方案，在硬件上可以采用高性能网络infiniband、专用的高性 能网卡mellanox、solarflare、或者普通服务器也使用FPGA加速卡来提升网 络及普通服务器的通信能力，但是从经济成本的角度出发，高价格的高性能 网络、专用的高性能网卡或全部使用FPGA加速卡对于网络架设使用成本太 高，而且因为某些时候的网络负荷并不高，只有个别时候存在高吞吐量的情 况，大量的资金投入和换装会造成资金的浪费。

因此，如何在降低网络架设使用成本的同时，保证网络应用中高效的网 络通信能力，是本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容