多核导航器学习笔记

1、KeyStone I 特征：1）一个硬件队列管理器，其中包括：8192个队列（其中一部分有特殊用途）；20 个描述符内存区（descriptor memory region® ；2个链接随机存储器（linking RAMs），其中一个内部给 QMSS使 用，支持16K的描述符。2）几个PKTDMA（ Packet DMA，包含相互独立的 Rx DMA和Tx DMA 两个部件）。3）通过中断产生实现多核主机之间的相互通知机制。多核导航器的一般特征：1）集中的缓冲区管理2）集中的数据包队列管理3）独立协议的数据包等级接口4）支持多通道/多优先级的队列5）支持多重自由缓冲队列6）高效的主机

2、间的交互机制，可以减少对主机处理的性能要求7）包交接的0拷贝操作（zero copy packet handof多核导航器为主机提供的服务：1）提供为每个通道可以压入不限数量的包的机制2）提供数据包传送完成后返回队列缓冲区给主机的机制3）提供传输通道关闭后恢复队列缓冲区机制4）提供给每个接收端口分配缓冲区资源的机制5) 提供在完成数据接收后，传递缓冲区给主机的机制6) 提供在接收通道关闭后自动慢慢地停止接收数据的机制队列管理器(Queue Manager)队列管理器是一个硬件模块，它负责数据包队列的加速管理数据包直接内存存取(Packet DMA, PKTDMA)被传输数据的目的地址是由目的地

3、和自由描述符队列索引一起决 定的，而不是一个绝对的内存地址。传输的数据都是一维的数据流。1) 通道在系统中每个PKTDMA可以被配置多个Rx以及Tx通道。可同 时双向传输。2) Rx 流(Rx Flows)对于发送模式，Tx DMA使用描述符中的信息决定如何处理Tx包。对于接收模式，Rx DMA使用flow来完成任务。这里所谓的flow 就是一系列指令集，这些指令集告诉 Rx DMA如何处理Rx Packet。 Rx通道与Rx流之间没有通信机制，但是 Rx包和Rx流之间有通信 机制。导航云(Navigator Cloud)由一系列的PKTDMAs和descriptors组成的。打包数据结构协处

4、理器(packed-data structure processors PDSP)在QMSS中有两个或八个 PDSPs每个PDSP都具有运行固件QMSS相关功能的能力，比如累加、QoS以及时间管理累加固件的工作是测试被选中的队列集合，并查询是否有描述符 被压进来。QoS的职责是确保周边设备和主机CPU不会再数据包的影响下混 乱，这也被普遍称为流量整形(traffic shapi ng)。时间管理器是由导航器运行时间软件控制的，导航器运行时间软 件是由 PDSP固件调度器(scheduler)和CorePac软件调度器(dispatcher)组成的。包(Packets)所谓“包”指的是一个描述符

5、以及附加在其上的负载数据(payloaddata)的逻辑组合体。负载数据可以是一个数据包也可以是数据缓存， 由不同类型的描述符决定。负载数据可以和描述符连续放在一起，也 可以放在别的地方，通过一个指针存放在描述符中加以指引。队列(Queue®队列通常用来保存指向包的指针，这些包将在主机或者系统外设 之间传递。队列是在队列管理器模块中维护的。1) 包入队列操作(Packet Queuing将指向描述符的执政写入队列管理器模块指定的地址中去。该包 可以被压入到队列的头部挥着尾部，这是由队列的Queue Register C来决定的。一般默认是压入尾部。2) 包出队列操作(Packet D

6、e-queuing从队列管理器相应的地址中读取排在最前面的包（head packet） 的指针。当最前面的头指针被读取之后，队列管理器将头指针设为无 效，并用队列中的下一个包的指针替换它。3）队列代理器（Queue Proxy）队列代理器是KeyStone架构设备中的一个模块，它主要提供不同 内核之间压入队列的原子操作。队列代理器的目的是在接受一个 Que N Reg C的写操作，且紧跟着一个 Que N Reg D的写操作时，不允许 其他内核有插入队列操作。压入队列代理器的操作和写队列管理器区 域Que N的Reg C以及Reg D是等同的，唯一的区别是使用了不同 的地址（队列代理区域中相同

7、的偏移量）引入队列代理器的另外一个原因是多任务环境。在多线程中，代 理器不能区分来自同一个核，但是具有不同源的写操作。队列的类型1）发送队列（Transmit Queues发送端口（ Tx port）使用发送队列，存储处于等待状态且将要被 发送的包。为了实现这一目的，Tx Ports为每一个发送通道保留一个 或多个专用的包队列。通常，Tx队列在内部被连接到一个指定的PKTDMA发送通道。2）发送完成队列（Transmit completion QueuesTx port也会使用名为发送完成队列的包队列，在包被发送之后，将 包返回给主机。它也可以理解为 Tx释放描述符队列。只有在包的描述符中指示

8、出这个包被返回给队列， 而不是直接回收时，才会使用发 送完成队列。3）接收队列（Receive Queues接收端口（ Rx port）会使用接收队列，将已经完成接收的包向前 传输给主机或者其他等同的实体。 接收通道可以配置成各种方式，将 接收到的包传递给接收队列。接收端口可以严格根据Rx通道，协议类型，优先级别，前向传输要求，上述因素的组合以及应用规范等决 定对接收数据包进行排列。在很多情况下，接收队列事实上对于另外 一个等同的实体也是一个发送队列。 是发送队列还是接收队列，取决 于在系统的参考点。4）释放描述符队列（Free Descriptor Queues接收端口使用释放描述符队列完成

9、对 Rx DMA装载数据的初始化 以及准备工作，其操作与描述符的类型有关。a. 主机包释放描述符排列在FDQ的主机包必须有一个缓存连接到它们，同时缓存的大 小设置要合适。Rx DMA根据需要弹出主机包，并根据其中指示的缓 存大小填充它们。b. 单一释放描述符Rx DMA并不从单一释放描述符中读取任何数值。PKTDMA默认 描述符有足够的大小容纳所有的包数据。如果数据超过了描述符的大 小，将会覆盖下一个描述符的内容。描述符（Descriptor）描述符就是一小块存储器空间，它用来描述将要在系统中传输的 一个数据包。1）主机包（Host Packe）主机包描述符具有固定大小描述区域，这个区域包括指

10、向数据 buffer的指针，主机包在发送通道中，被主机应用所链接，在接收通 达中被RxDMA链接（主机包能在初始化阶段创建一个 Rx FDQ时被 预链接）。2）主机缓存（Host Buffer）主机缓存描述符的大小可以随你不同主机包在其内部发生变化； 但是决不能放在包的第一个链接上（所谓的起始包）。主机缓存可以 包含指向其它主机描述符的链接指针。3）单一包（Monolithic Packet）单一包描述符区域包含负载数据。包发送步骤：（Tx DMA通道初始化好之后，就可以开始传输包）1）主机知道存储器中有一块或者多块数据需要以包的形式传输；2）主机分配一个描述符，通常从Tx完成队列中分配，并填写描述符 域和负载数据。3）对于主机包的描述符，主机根据需要分配并且占据主机缓存描述 符，并指向属于包的剩余的数据块上。？4）包接收步骤：（Rx DMA通道初始化好之后，就可以开始接收包） 多核导航器的数据移动1