【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高速数通，具体涉及一种完全基于fpga实现rdma的传输方法。
技术介绍
1、随着高速数据通信的快速发展，对传输链路的要求正变得越来越高，其中，rdma，即远程直接访问内存，是一种高性能网络通信技术，具有高带宽、低延迟、无cpu消耗、零拷贝等优点。如图3所示，是一种目前行业内主流的rdma的传输结构示意图，数据在传输的过程中，首先需要经由fpga进行协议转换，之后经协议转换后的数据通过pcie接口传输到cpu，并存储在rdma主节点cpu的ddr4中，其中，cpu作为rdma的控制器，会接收rdma的传输指令wqe，并发起rdma传输，将数据从rdma主节点传输到rdma从节点，其中wqe是指完成队列元素。在此传输系统中，fpga仅仅只承担网卡功能，用于实现协议转换；数据的传输本质上为从rdma主节点cpu的ddr4传输到rdma从节点cpu的ddr4，并且整个rdma的管控都由cpu负责。
2、但是，目前采取的这些措施至少包含以下三种问题：
3、1）成本高；这是因为在传输过程中需要有协议转换、pcie传输、ddr写入等诸多流程，数据传输链路过长、开销过大，难以满足日益增长的数据需求，同时，该方案必须有cpu参与，且对cpu的pcie资源有着硬性要求；
4、2）效率低下；这是因为在传输的过程中涉及到诸多流程，导致数据传输链路过长，存在数据传输延迟以及出现中间故障点；
5、3）适应性差；针对从节点的设计，ddr只能挂载在cpu下面，且cpu至fpga之间存在传输损耗，需
技术实现思路
1、针对上述三个问题，本专利技术的目的是提出一种完全基于fpga实现rdma的传输方法，通过将rdma主节点的控制面业务挂载在fpga上，rdma主节点的管控由fpga中的microblaze ip核承载，利用microblaze ip核代替cpu作为rdma主节点的控制器，克服了传统的rdma传输方法中数据传输链路过长、开销过大和效率低下的问题；同时，rdma从节点的ddr4挂载在fpga下面或者cpu下面，使该方法拥有更灵活的场景适用性。
2、通过以下技术方案实现的：
3、一种完全基于fpga实现rdma的传输方法，将rdma主节点的控制面业务挂载在fpga上，rdma主节点的管控由fpga中的microblaze ip核承载，利用microblaze ip核代替cpu作为rdma主节点的控制器；同时，rdma从节点的ddr4挂载在fpga下面或者cpu下面，所述方法的数据传输流程包括如下步骤：s1、rdma主节点通过网络传输的方式获取前端数据，并将前端数据存储在fpga的ddr4中；同时，将fpga中的microblaze ip核作为rdma主节点的控制器，在rdma主节点的控制器接收到rdma主节点发送的传输指令wqe时，利用rdma-core对wqe指令进行解析并获得解析结果；s2、根据wqe指令的解析结果，将wqe指令中的配置元素封装成数据包下发到rdma从节点中，同时，rdma主节点和rdma从节点的控制器进行交互，rdma主节点通过发送数据包告诉rdma从节点将要发送的数据所存放的ddr4起始地址、数据长度和数据的传输模式；rdma从节点接收到rdma主节点发送的数据包后，对数据包进行解析，并根据解析的结果获得数据在rdma主节点中所存放的ddr4起始地址以及数据长度和数据的传输模式，同时根据wqe指令的解析结果，rdma-core发起rdma传输，开始进行数据发送，将数据从主节点内存传输到从节点内存。
4、本专利技术通过利用microblaze ip核代替cpu作为rdma主节点的控制器，省去了cpu部分，优化了高速数据传输链路和控制模式，减少了传输路径及中间节点，实现了数据在主节点和从节点的fpga的ddr4中高速无损传输。
5、优选地，rdma主节点的控制面业务挂载在fpga上用于实现rdma主节点与cpu的完全解耦，其中，完全解耦是通过降低rdma主节点与cpu的依赖关系来对传输链路和控制模式进行优化。通过将rdma主节点与cpu进行完全解耦，省去了cpu至fpga之间的传输损耗，不再需要考虑cpu的器件选型及性能指标。
6、优选地，在进行rdma主节点与rdma从节点通信时，默认数据传输模式是数据从rdma主节点fpga的ddr4经100ge网络传输至rdma从节点fpga的ddr4；并且在打开rdma从节点的cpu与fpga的数据通道时，发起dma操作，数据将从rdma主节点fpga的ddr4经100ge网络传输至rdma从节点cpu的ddr4。通过对rdma从节点的设计，ddr4可以挂载在fpga下面或者cpu下面，突破了传统的rdma传输方法的设计理念，使本专利技术rdma的传输方法能适用更多的应用场景。
7、优选地，rdma中内置有dma设备，dma设备用于执行dma操作，将数据从rdma主节点fpga的ddr4传输到rdma从节点fpga的ddr4，并利用dma控制器管理和控制数据的传输过程；当进行数据传输时，dma设备通过dma控制器向cpu发送dma操作请求信号，获得总线控制权，并通过总线控制权进行dma操作，完成数据传输；其中，dma控制器包括一条地址总线、一条数据总线和控制寄存器。通过dma操作，不仅能够将数据从主节点fpga的ddr4经100ge网络传输至从节点fpga的ddr4，还能够将数据从主节点fpga的ddr4经100ge网络传输至从节点cpu的ddr4，实现了数据的高效传输，提升了rdma传输方法的整体性能和效率。
8、优选地，步骤s1中，wqe指令用于描述rdma通信中的工作请求，包括远程读、远程写、发起数据和接收数据，并且还包含了数据所在的内存地址、数据长度和访问密钥。在rdma传输过程中，wqe指令用于告诉rdma的控制器应该执行的操作以及相关的参数信息，确保了数据的高效传输。
9、优选地，步骤s2中，配置元素至少包括：传输模式、内存地址和要操作的数据长度。通过将配置元素发送到rdma从节点，使rdma从节点获得了数据的存储地址、传输模式以及数据长度，确保了数据传输的可靠性和准确性。
10、本专利技术与现有技术相比具有的有益效果是：
11、本专利技术的技术方案，通过将rdma主节点的控制面业务挂载在fpga上，rdma主节点的管控由fpga中的microblaze ip核承载，利用microblaze ip核代替cpu作为rdma主节点的控制器，可以将高速数据传输的链路最优化，提高了数据传输的效率，并减少了可能存在的中间故障点；同时，rdma从节点的ddr4挂载在fpga下面或者cpu下面，使本专利技术rdma的传输方法能适用更多的应用场景。
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1.一种完全基于FPGA实现RDMA的传输方法，其特征在于，将RDMA主节点的控制面业务挂载在FPGA上，RDMA主节点的管控由FPGA中的MicroBlaze IP核承载，利用MicroBlaze IP核代替CPU作为RDMA主节点的控制器；同时，RDMA从节点的DDR4挂载在FPGA下面或者CPU下面，所述方法的数据传输流程包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种完全基于FPGA实现RDMA的传输方法，其特征在于，RDMA主节点的控制面业务挂载在FPGA上用于实现RDMA主节点与CPU的完全解耦，其中，完全解耦是通过降低RDMA主节点与CPU的依赖关系来对传输链路和控制模式进行优化。
3.根据权利要求1所述的一种完全基于FPGA实现RDMA的传输方法，其特征在于，在进行RDMA主节点与RDMA从节点通信时，默认数据传输模式是数据从RDMA主节点FPGA的DDR4经100GE网络传输至RDMA从节点FPGA的DDR4；并且在打开RDMA从节点的CPU与FPGA的数据通道时，发起DMA操作，数据将从RDMA主节点FPGA的DDR4经100GE网络传输至
4.根据权利要求3所述的一种完全基于FPGA实现RDMA的传输方法，其特征在于，RDMA中内置有DMA设备，DMA设备用于执行DMA操作，将数据从RDMA主节点FPGA的DDR4传输到RDMA从节点FPGA的DDR4，并利用DMA控制器管理和控制数据的传输过程；当进行数据传输时，DMA设备通过DMA控制器向CPU发送DMA操作请求信号，获得总线控制权，并通过总线控制权进行DMA操作，完成数据传输；其中，DMA控制器包括一条地址总线、一条数据总线和控制寄存器。
5.根据权利要求1所述的一种完全基于FPGA实现RDMA的传输方法，其特征在于，步骤S1中，WQE指令用于描述RDMA通信中的工作请求，包括远程读、远程写、发起数据和接收数据，并且还包含了数据所在的内存地址、数据长度和访问密钥。
6.根据权利要求1所述的一种完全基于FPGA实现RDMA的传输方法，其特征在于，步骤S2中，配置元素至少包括：传输模式、内存地址和要操作的数据长度。
...【技术特征摘要】
1.一种完全基于fpga实现rdma的传输方法，其特征在于，将rdma主节点的控制面业务挂载在fpga上，rdma主节点的管控由fpga中的microblaze ip核承载，利用microblaze ip核代替cpu作为rdma主节点的控制器；同时，rdma从节点的ddr4挂载在fpga下面或者cpu下面，所述方法的数据传输流程包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种完全基于fpga实现rdma的传输方法，其特征在于，rdma主节点的控制面业务挂载在fpga上用于实现rdma主节点与cpu的完全解耦，其中，完全解耦是通过降低rdma主节点与cpu的依赖关系来对传输链路和控制模式进行优化。
3.根据权利要求1所述的一种完全基于fpga实现rdma的传输方法，其特征在于，在进行rdma主节点与rdma从节点通信时，默认数据传输模式是数据从rdma主节点fpga的ddr4经100ge网络传输至rdma从节点fpga的ddr4；并且在打开rdma从节点的cpu与fpga的数据通道时，发起dma操作，数据将从rdma主节点...
【专利技术属性】
技术研发人员：孟波，许光政，何国强，张韬，
申请(专利权)人：江苏华创微系统有限公司，
类型：发明
国别省市：
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