本發(fā)明涉及dpu芯片，具體涉及一種基于dpu芯片的virtio架構(gòu)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)、5g等產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，計(jì)算機(jī)需求呈爆炸式增長，數(shù)據(jù)中心的海量數(shù)據(jù)流動(dòng)驅(qū)動(dòng)網(wǎng)卡的端口速率從10g快速向25g甚至100g及以上演進(jìn)，云化基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)基于cpu完成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的傳統(tǒng)模式出現(xiàn)瓶頸。因此虛擬化技術(shù)出現(xiàn)在了大眾的視野中，虛擬化是一種將計(jì)算機(jī)資源(如處理器、內(nèi)存、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò))抽象化的技術(shù)，使得多個(gè)操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序可以共享同一臺(tái)物理計(jì)算機(jī)的資源。

2、在完全虛擬化的解決方案中，客戶機(jī)vm要使用底層主機(jī)資源，需要hypervisor來截獲所有的請(qǐng)求指令，然后模擬出這些指令的行為，這樣勢(shì)必會(huì)帶來很多性能上的開銷。半虛擬化通過底層硬件輔助的方式，將部分沒必要虛擬化的指令通過硬件來完成，hypervisor只負(fù)責(zé)完成部分指令的虛擬化，要做到這點(diǎn)，需要guest來配合，guest完成不同設(shè)備的前端驅(qū)動(dòng)程序，hypervisor配合guest完成相應(yīng)的后端驅(qū)動(dòng)程序，這樣兩者之間通過某種交互機(jī)制就可以實(shí)現(xiàn)高效的虛擬化過程。

3、由于不同guest前端設(shè)備其工作邏輯大同小異(如塊設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、pci設(shè)備、balloon驅(qū)動(dòng)等)，單獨(dú)為每個(gè)設(shè)備定義一套接口實(shí)屬?zèng)]有必要，而且還要考慮擴(kuò)平臺(tái)的兼容性問題，另外，不同后端hypervisor的實(shí)現(xiàn)方式也大同小異(如kvm、xen等)，這個(gè)時(shí)候，就需要一套通用框架和標(biāo)準(zhǔn)接口(協(xié)議)來完成兩者之間的交互過程，virtio就是這樣一套標(biāo)準(zhǔn)，它極大地解決了這些不通用的問題。但是如果簡單的實(shí)現(xiàn)virtio協(xié)議，hypervisor配合guest過程中仍然會(huì)產(chǎn)生多次中斷請(qǐng)求的開銷，以及無法解決小包快頻的取描述符時(shí)產(chǎn)生的額外巨大開銷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種基于dpu芯片的virtio架構(gòu)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)及方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)主機(jī)與vmm(virtual?machine?monitor，虛擬機(jī))交互時(shí)產(chǎn)生開銷較大的問題。

2、本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

3、一方面，本發(fā)明提供一種基于dpu芯片的virtio架構(gòu)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)，包括主機(jī)、網(wǎng)絡(luò)處理器、virtio引擎以及virtio列隊(duì)組件；

4、所述主機(jī)，用于產(chǎn)生一個(gè)或者多個(gè)數(shù)據(jù)發(fā)生請(qǐng)求，并根據(jù)所述數(shù)據(jù)發(fā)生請(qǐng)求通知網(wǎng)絡(luò)處理器；

5、所述網(wǎng)絡(luò)處理器，用于以所述數(shù)據(jù)發(fā)生請(qǐng)求為基礎(chǔ)，生成取描述符請(qǐng)求，并將所述取描述符請(qǐng)求傳輸至virtio引擎；

6、所述virtio引擎，用于調(diào)度virtio列隊(duì)組件對(duì)所述取描述符請(qǐng)求進(jìn)行解析，得到解析結(jié)果，并根據(jù)所述解析解控控制virtio列隊(duì)組件執(zhí)行取描述符操作，將執(zhí)行取描述符操作得到的目標(biāo)描述符回復(fù)給網(wǎng)絡(luò)處理器；

7、所述virtio列隊(duì)組件，用于接受virtio引擎的調(diào)度，以獲取目標(biāo)描述符。

8、在一中可能的實(shí)施方式中，所述virtio引擎，還用于在將執(zhí)行取描述符操作得到的目標(biāo)描述符回復(fù)給網(wǎng)絡(luò)處理器之后，判斷是否需要執(zhí)行預(yù)取描述符操作，若是，則執(zhí)行預(yù)取描述符操作，并將得到的預(yù)取描述符存儲(chǔ)至virtio引擎的本地mem中，否則結(jié)束此次描述符獲取操作流程。

9、在一中可能的實(shí)施方式中，所述virtio引擎，還用于實(shí)時(shí)判斷是否需要執(zhí)行預(yù)取描述符操作，若是，則執(zhí)行預(yù)取描述符操作，并將得到的預(yù)取描述符存儲(chǔ)至virtio引擎的本地mem中，否則結(jié)束此次描述符獲取操作流程。

10、在一中可能的實(shí)施方式中，判斷是否需要執(zhí)行預(yù)取描述符操作，包括：

11、當(dāng)virtio引擎的本地存儲(chǔ)描述符的剩余內(nèi)存空間大于設(shè)定預(yù)取值或者主機(jī)內(nèi)剩余有效描述符大于設(shè)定值時(shí)，確定需要執(zhí)行預(yù)取描述符操作，否則確定不需要執(zhí)行預(yù)取描述符操作。

12、在一中可能的實(shí)施方式中，以所述數(shù)據(jù)發(fā)生請(qǐng)求為基礎(chǔ)，生成取描述符請(qǐng)求，并將所述取描述符請(qǐng)求傳輸至virtio引擎，包括：

13、當(dāng)主機(jī)產(chǎn)生數(shù)據(jù)發(fā)生請(qǐng)求時(shí)，主機(jī)將數(shù)據(jù)按照virtio協(xié)議規(guī)定，生成描述符，并通知網(wǎng)絡(luò)處理器；

14、網(wǎng)絡(luò)處理器根據(jù)所述數(shù)據(jù)發(fā)生請(qǐng)求對(duì)應(yīng)的通知，生成取描述符請(qǐng)求，并將所述取描述符請(qǐng)求傳輸至virtio引擎，以實(shí)現(xiàn)取描述符操作。

15、在一中可能的實(shí)施方式中，所述virtio列隊(duì)組件包括狀態(tài)機(jī)模塊、取描述符模塊、取數(shù)據(jù)頭模塊以及描述符信息返回模塊；

16、所述狀態(tài)機(jī)模塊，用于接受virtio引擎的調(diào)度，對(duì)所述取描述符請(qǐng)求進(jìn)行解析，得到解析結(jié)果；所述解析結(jié)果包括是否需要取描述符以及待取描述符數(shù)量；

17、所述取描述符模塊，用于根據(jù)所述解析結(jié)果獲取目標(biāo)描述符；

18、所述狀態(tài)機(jī)模塊，還用于判斷是否需要取數(shù)據(jù)頭，若是，則確定需要執(zhí)行取數(shù)據(jù)頭操作，得到目標(biāo)數(shù)據(jù)頭，否則不需要執(zhí)行取數(shù)據(jù)頭操作；

19、所述取數(shù)據(jù)頭模塊，用于當(dāng)需要執(zhí)行取數(shù)據(jù)頭操作時(shí)，獲取目標(biāo)數(shù)據(jù)頭；

20、所述描述符信息返回模塊，用于將目標(biāo)描述符以及目標(biāo)數(shù)據(jù)頭反饋給網(wǎng)絡(luò)處理器；

21、其中，所述取描述符模塊、取數(shù)據(jù)頭模塊以及描述符信息返回模塊均接受狀態(tài)機(jī)模塊的調(diào)控。

22、在一中可能的實(shí)施方式中，對(duì)所述取描述符請(qǐng)求進(jìn)行解析，得到解析結(jié)果，包括：

23、對(duì)所述取描述符請(qǐng)求進(jìn)行解析，確定是否需要取描述符以及取描述符的數(shù)量，得到解析結(jié)果。

24、在一中可能的實(shí)施方式中，判斷是否需要取數(shù)據(jù)頭，包括：

25、判斷主機(jī)是否需要發(fā)送數(shù)據(jù)，若是，則確定需要取數(shù)據(jù)頭，否則確定不需要取數(shù)據(jù)頭。

26、另一方面，本發(fā)明提供一種基于dpu芯片的virtio架構(gòu)實(shí)現(xiàn)方法，包括：

27、產(chǎn)生一個(gè)或者多個(gè)數(shù)據(jù)發(fā)生請(qǐng)求；

28、以所述數(shù)據(jù)發(fā)生請(qǐng)求為基礎(chǔ)，生成取描述符請(qǐng)求，并將所述取描述符請(qǐng)求傳輸至virtio引擎；

29、通過virtio引擎調(diào)度virtio列隊(duì)組件對(duì)所述取描述符請(qǐng)求進(jìn)行解析，得到解析結(jié)果，并根據(jù)所述解析解控控制virtio列隊(duì)組件執(zhí)行取描述符操作，將執(zhí)行取描述符操作得到的目標(biāo)描述符回復(fù)給網(wǎng)絡(luò)處理器。

30、在一中可能的實(shí)施方式中，將執(zhí)行取描述符操作得到的目標(biāo)描述符回復(fù)給網(wǎng)絡(luò)處理器之后，判斷是否需要執(zhí)行預(yù)取描述符操作，若是，則執(zhí)行預(yù)取描述符操作，并將得到的預(yù)取描述符存儲(chǔ)至virtio引擎的本地mem中，否則結(jié)束此次描述符獲取操作流程；

31、或者實(shí)時(shí)判斷是否需要執(zhí)行預(yù)取描述符操作，若是，則執(zhí)行預(yù)取描述符操作，并將得到的預(yù)取描述符存儲(chǔ)至virtio引擎的本地mem中，否則結(jié)束此次描述符獲取操作流程。

32、本發(fā)明提供的一種基于dpu芯片的virtio架構(gòu)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)及方法，通過i/o半虛擬化在dpu芯片上高效的實(shí)現(xiàn)方式，最大限度的減少host與vmm交互時(shí)產(chǎn)生的開銷，更高性價(jià)比實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)加速效果，通過提出了預(yù)取描述符的技術(shù)方案，能夠降低np等待virtio引擎回復(fù)完成的時(shí)間，進(jìn)一步提高了virtio引擎的工作效率。