基于DMA引擎的高速网卡的性能分析
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２ 数据接收过程 ３
数据的 接收过程如下： ） （ 驱动程序初始化所 １ 有可用的接收描述符。然后， 驱动程序通告网卡接
收描述符在内存的起始地址以及可用接收描述符
的个数； ） Ａ引擎根据接收描述符的起始地址 （ Ｄ ２ Ｍ
信息和其他相关信息通过 Ｄ Ａ方式将所有可用的 Ｍ
微电子学与计算机
２０ 年第２ 卷・ ０６ ３ 增刊
微电子学与计算机
基于 Ｄ ＭＡ引擎的高速网卡的性能分析
戴 斌 孙志刚 卢泽新
（ 科技大 国防 学计 算机学院． 湖南长沙４０７） １ ３ ０
摘 要： 随着Ｄ Ａ技术在高 Ｍ 速网卡设计中的 广泛应用，Ｍ Ｄ Ａ引攀已 经成为网卡提高其和主机问 通讯效率的一 个 重要组成部分。Ｍ Ｄ Ａ引攀的主要功能是进行主机和网卡之问的接收和发送数据以及描述符的传送。 进一步清 文章
ｓｍａ ｔｎ ｌ ｃｎ ｌ＝ ｎ ａ ｄｓ｝ ｏ ｖ ｈａ ｃ ｉ ＝ ｉ ， ａ ｏ ａ ｍ ｃ ａ
Ｋ ｙ ｏｄ ： 人 Ｅｇ ｅｆｇ－ｐｅ ＮＣ ｅ ｗ ｒｓ Ｄ Ｍ ｎｉ ，ｉ ｓ ｄ ｎｌｈ ｅ Ｉ
１ 引言
为便于驱动程序和网卡之间接收和发送描述符的
为减轻主机 Ｐ ＣＵ负担， 高速网卡采用Ｄ Ａ方 Ｍ 式作为其与主机交换数据的方式＇．Ｍ 【］ Ａ引擎随着 －Ｄ ＇ Ｄ Ａ方式在网卡中的 Ｍ 应用而出 现。 Ｍ Ｄ Ａ引擎的主
（） ５ 发送描述符的 下载完成 Ｄ Ａ引擎就 后，Ｍ 根据发
送描述符的内容发动Ｄ Ａ操作， Ｍ 将发送描述符指 向的数据报文发送到网络上； ）当 （ 发送报文的数 ６ 量达到发送中断阀 值时，Ｍ Ｄ Ａ引擎通告主机发送中 断， 从而驱动程序开始进行发送中断的处理， 并进 行发送描述符的回 当 收（ 发送报文的数量未到发送 中断的阀值但发送超时的 情况下，Ｍ Ｄ Ａ引擎亦通告 主机发送中断） 。 随着网络链路速率的 提高以 ＰＩ （Ｃ Ｅ－ 及 Ｃｅ Ｉ Ｐ ｘ
２０ ０ ６年第 ２ ． ３卷 增刊
接收描述符下载到Ｄ Ａ引擎；３ 当有数据报文 Ｍ （） 到达网卡时，Ｍ Ｄ Ａ引擎就根据接收描述符指示的地 址发动一次Ｄ Ａ操作， Ｍ 将到达的数据报文写人主 机内 （） Ａ 存； Ｄ 操作完成后，Ｍ ４ Ｍ Ｄ Ａ引擎又立即发 动另一次Ｄ Ａ操作，回 Ｍ 写刚才已 使用的接收描述 符中的若千信息； ）当接收报文的数量达到接收 （ ５ 中断的阀 值时，Ｍ Ｄ Ａ引擎通告主机接收中断， 从而 主机处理接收数据并进行接收描述符的回收（ 当接
ｐ（｝｝ ＋ 且１ 整 ｘＯ ｉ ｎ１ 为正 数） ，
新的可用 发送描述符到达驱动程序
的时 刻
Ｍ Ｐ ， －＜ 且１ Ｅ －（ ｉ Ｏ ｎ 为｝Ｖ数》 Ｏ Ａ引擎置发送中断的时刻
２城 （巧年第 ２ 卷 ・ ３ 增刊
． ． ． ． ． ． ． ．． ． ． ． ． ．． ． ． ．． ． ． ． ． ．． ． ．． ． ． ．． ． ． ． ． ．． ． ． ． ． ． ． ． ．． ． ． ． ． ． －． ．．
二
枯与ｄ 气礴枯‘ “ ，
＿ ＿ ＿ 一 Ｌ 」一 一 ＿＿ 」 一 」
枯 “ 源自文库加． 二１ ‘ ］
图７ 报文接收处理模型
表 ｔ数据接收过程的抽象模型中的变量说明
变量符号 变量说明
Ｍ ， ｓ ＋ 且１ ； ｏ 数据的发送过程如下： １ 驱动程序初始化所 ｔ（ｓｉ ｎｌ 为正樱教）可用接收描述符到达 Ｏ Ａ引笨的时刻 （） Ｍ －（， ｝ 为正铭数） Ｄ Ａ引擎置接收中断的时刻 有可用的发送描述符， 同时通告网卡发送描述符的 ｔ Ｏ ｉ 且１ 驱动程序将接收中断处理的接收描述 在内存中的 起始地址；２ 当 （） 有数据报文需要发送 ｅ．Ｏ ｉｎ且１ ｘ （ｆ＜ ： ｘ 为正整数） 符个数通告 Ｄ Ａ引擎的时刻 Ｍ 时， 驱动程序将数据报文在内存中的起始地址和报 文长度填写到发送描述符的相应域中；３ 发送描 （） 为进一步分析， 定义下列符号： 哪为接收中断 述符填写完成后， 驱动程序就通告网卡此次需 网卡 阀值， 单位为个数；￣为网络的最快报文到达速 ， 单位为个数／ Ｔ为驱动程序在一次接收中断 秒； 要处理的发送描述符个数； ） Ｍ （ Ｄ Ａ引擎发动一次 率， ４ 个报文所花费的时间， 单位： Ｔ 秒； 为驱动 Ｄ Ａ操作将需要处理的发送描述符下载到网卡上； 中处理ｎ Ｍ
发送描述符不进行回写的情况。
ｔｍ ｅ ，
＿ ＿ ＿． １ 」一 ＿＿
几呀 加 尸 二八旧‘
八 八． 十 ．Ａ－． ，
图２ 数据发送过程的抽象模型
表 ２ 数据发送过程的抽象模型中的变量说明
变量符号
变量说 明
３ 性能分析 Ｄ Ａ引擎利用接收和发送描述符完成网卡 Ｍ 和 主机之间的数据的传送工 因此， 作， 接收和发送描 述符的设计至关重要。 设计主要包括接收和发送描
＿＿ ＿ ｔ ＿＿
几 ｔ ｝ ， ｏ ‘
ｔｍ ｅ ｔ
超时的情况下， Ｍ Ｄ Ａ引擎亦通告主 机接收中断） ； （） ６ 主机在完成接收描述符的回收后又将此次处理 完成接收描述符个数通告给Ｄ Ａ引擎，Ｍ Ｍ Ｄ Ａ引擎 根据相关信息读取可用接收描述符。
２ 数据发送过程 Ａ
Ａ ａ ｓ ｏ ｔｅ ｆｒ ｎｅ Ｈ ｇｅｐｅ Ｎ Ｃ ｓｄ ｎ ｌ ｉ ｎ Ｐ ｒ ｍａｃ ｏ ｉ ｓ ｄ Ｂ ｅ ｏ ｙ ｓ ｈ ｅ ｏ ｆ ｈｓｅ Ｉ ａ ｎ
ＤＭ Ａ 界ｎ Ｅｎ ｅ
Ｄ Ｉ ， ＺｉａｇＬ Ｚ－ｎ Ａ Ｂ Ｓ Ｎ － ｎ， ｅ ｉ ｉ Ｕ ｈｇ ｎ Ｕ ｘ
程序将接收中断处理的接收描述符个数通告 Ｄ Ａ Ｍ 引擎到可用接收描述符到达 Ｄ Ａ引擎所花费的时 Ｍ
间， 秒； 接收描述符的总个数， 个。 单位： Ｎ为 单位： 定理 １ 当二 ）几， ￣时，Ｍ Ｄ Ａ引擎在任何时 刻都不存在接收停顿的重要条件是： ３ Ｔ Ｎ （ ） Ｔ十
ｖ ＋ ， － ｍ
要功能是进行主机和网卡之间的接收和发送数据
以及接收和发送描述符的传送。
２ ＭＡ引擎的处理模型 Ｄ
目 高速网卡都采用Ｄ Ａ 前， Ｍ 方式作为其与主 机交换数据的 手段。 Ｍ 在Ｄ Ａ方式中， 卡在数据读 网 写前必须知道其读写的内存地址，Ｍ Ｄ Ａ引擎中 接收
和发送描述符的主要任务就是为网卡 提供这样的 地址信息。 ２ ． １接收和发送描述符队列 Ｄ Ａ引擎包含了两个描述符队列即接收描述 Ｍ 符队列和发送描述符队 列。 网卡进行正确数据传送 的必要条件是接收和发送描述符的正确传送。 无论 是发送描述符还是接收描述符都涉及到同收问题，
收稿 日 ２０－ ３ １ 期： ０ ｆ － ８ ｉ ０
协同， 描述符的队列结构通常被设计成环状。描述 符队列长度跟描述符的个数有关。 ２ 中断 ． ２ 机制 Ｄ Ａ引擎的中断产生时机决定了网络中断的 Ｍ 次数。 为了减少报文接蜘 发送中断的次数，Ｍ Ｄ Ａ引 擎通常是接收／ 发送了一定数量的报文后才置接收／ 发送中断。 这个固定的报文数量被定义成接收 发送 ｊ 中断阀值。在一定的应用情景下， 报文到达泼 送速 率比 较慢， 为了避免网 络延迟过大，Ｍ Ｄ Ａ引擎设置 了接收和发送定时器。 在接收到 发送下一个报文 当 ／ 前接收 发送定时器超时时，Ｍ ／ Ｄ Ａ引擎就置接收／ 发 送中 断。
（ｃｏｌ ｏ ｐｔ ， ｏａＵ ｉ ｒｔｏＤ ｆ ｓ Ｔｃｎｌ ｙＣａｇ ａ ０３Ｃ ｉ ） Ｓｈｏｏ Ｃｍ ｕ ｒＮｔｎｌ ｖ ｓ ｅ ｎ ｅｈｏ ｇ， ｎｓ ４０７， ａ ｆ ｅ ａ ｉ ｎ ｅ ｉ ｆ ｅ ｅ ｙ ｏ ｈ ｈ １ ｈ ｎ
Ａ ｓａｔ Ａ Ｄ Ａ ｉ ｌｕｅ ｉｔ ｈ ｈ ｅ ＮＣ ｉ ， ｅ Ａ ｉ ｉｔ ＮＣ ｂ ｏ ｅ ｉ ｂｔ ｃ ｓ ｉｗｄ ｙ ｄ ｈ ｉ ｓ ｅｄ ｄｓｎ ｔ Ｄ ｅｇ ｅ ｈ Ｉ ｈｓ ｍ ｏｅ ｒ ： Ｍ ｓ ｅ ｓ ｎ ｇ ｐ ｅ Ｉ ｅｇ ｈ Ｍ ｎ ｎ ｎ ｅ ａ ｅ ｃ ｎｍ － ｐ ｃｍ ｏｅｔ ｍ ｒ ｅ ｃ ｍ ｎ ａｏ ｅｉｅｃ ｂｔｅ ｅ ｔ ｔ ＮＣ Ｔｅ ｉｆ ｃｏ ｏＤ Ａ － ｏｐｎｎｔｉｐ ｖ ｔ ｏ ｕｉ ｔｎ ｃ ｎｙ ｗｅ ｏ ｏ ｈ ｍ ｃ ｉ ｆ ｉ ｅ ｆ ｅ ｎ山 ｈｓａｄ Ｉ． ｍ ｎ ｔｎ Ｍ ａ ｏ ｎ ｈ ｅ ｈ ａ ｕ ｉ ｆ ｎ ｎ 即ｎ ｉ ｏ ｄ ｔ ｒ ｉ ａ ｔｎ ｉ ａ ａ ｄ ｃｐ ｒ ｓ ｒｂ ｗｅ ｔ ｈ ｔ ｏ ｔ Ｎ ． ｐ－ ｅ ｓ ａ ｌ ｈ ｅ ｖ ｎ ｒ ｓ ｔ ｎ ｅ ｒｔ ｔｎ ｅ ｅ ｅ ｈ ｏ ｍ ｍ ｒａ ｈ Ｉ Ｔｉ ａ ｔｈｎ ｅ ｃ ｅ ａ ｍ ｄｔ ｄ ｉｏ ｒ ｆｓ ｎ ｓ ｅ ｙ ｎ ｅ ｈ ｅ ｅ ｄ ａ ｓ ａ ｔ ｅ ｄ Ｃ ｓ ｔｅ ｃ ｉｅ ａ ｔｎ ｉ ｒ ｅ ｏ ｔ ｈ ｈｓ ｅ ＮＣ ｎ Ｄ Ａ ｉ ｉ ｄ ａ ． ｉ ｌ ｂｉ ｈ ｒ ｅ ｅ ｖ ｎ ｒ ｓ ｔ ｓ ｆ ｉ ｅ ｐ 『１ 七 ｄ ｍ ｐ ｃ ｓ ｈ ｇｓ ｅ Ｉ ｕｉ Ｍ ｅｇ ｅ ｅｉ Ａ ｄ ｓ ｕｔ ａ ｏ ｅ ｐ ｄ ｓ ｇ ｎ ｎ ｎ ｌ ｎ ｔ ｔｓ ａ ｏ ｌ ｓ ｔｅ ｓｒ ｃ ｍｏ ｅｓ ｔ ｅ ｒ ｅｅ ｔｎ ｉ ｒ ｅ ｏｔ ｈ －ｐｅ Ｎ ｕ ｎ Ｄ Ａ ｉ ． ｎ ｏ ｔ ｍ ｄ ｓ ｈ ａ ｔ ｔ ｄ ｌ ｏ ｈ ｅ ｉ ａ ｒ ｓ ｔ ｓ ｆ ｉ ｓ ｄ ｓ ｇ ｅ ｎ Ｂｓ ｇ ｈ ｏｅ， ｈ ａ ｆ ｃｖ ｎ ａ ｍ ｐ ｃ ｓ ｅ ｄ ｏ ｈ 目 ｅ Ｉ ｉ Ｍ ｎ ｅ ａ Ｃ ｇ ｉ ｎ ｅ ｌ
微 电子学与计算机
图２ 示， 个 过 从ｐ时 开 到ｐ 结 所 整 接收 程 。 刻 始 Ｚ 、》
束。图２ 中变量的说明 见表２ ０ 为进一步分析． 定义下列符号： ，为发送中断 阀值， 单位为 个数； 为协议 驱动程序传送的 缅 层向 最大报文速率， 单位为个数 秒沪为Ｄ Ａ引擎置发 ／ Ｍ
有可 用发送描述符发送协议层下来的发送报文。 我们建立了数据发送过程的抽象模型， 我们将 以Ｆ动程序为主 体讨诊报文的发送过程抽象成如
＿＿ ＿ ￣ Ｉ Ｉ ＿＿＿
ｏ Ｐ Ｐ，
Ｄ Ａ引擎， Ｍ 发送数据就几乎可以１ ％ ０ 的正确的被 ０ 发送。 这样处理简化了Ｄ Ａ引擎的逻辑设计并且 Ｍ 提高了数据传输的 效率。 本文后续的 分析也是基于
证明 较为简单， 故略， 后同。 定理２ 当。 兀， Ｄ Ａ引擎在任何时刻都 ＜ 二，Ｍ 不存在接收停顿的充要条件是Ｎ Ｔ－ｏ － ２ｖ
定义２ 驱动程序发送停顿是指驱动程序上没
ｐ ｓ 接口 ｒｓ 技术的 现， 速网 始 ｅ） 出 高 卡开 采用ＰＩ作 Ｃ ｅ
为其与主机的接口 技术。 在处理发送描述符的过程 中没有涉及发送描述符的回写， 这是由于考虑到 Ｐ Ｉ传输可靠性的提高， Ｃｅ 发送描述符只要下载到
晰了采用Ｄ Ａ引攀的高速网卡的数据接收和发送过程并且建立了采用 Ｄ Ａ引举的高速网卡的数据接收和发送 Ｍ Ｍ
过程的 模型 在此 上， 抽象 。 基础 得出了 有价值的 论。 一些 结 关键词： Ｍ ， Ｄ Ａ 引攀， 高速网 卡
中图分类号二 Ｐ９． Ｔ３３ ５ ０ 文似标识码： Ａ 文章编号：００７８（ ０） －０３ ３ １０－１ ２ ６Ｓ０ ５－ ００ Ｏ ０
收报文的数量未到接收中断的阀值但接收定时器
述符的数据结构设计，队列结构设计以及个数设 计。
定义 Ｉ Ａ引擎接收停顿是指 Ｄ Ａ引擎上 Ｍ Ｄ Ｍ
没有可 用接收描述符接收到达报文的状态。 建立如图１ 所示的报文接收过程的处理模型。 采用一个时间点刻划一个事件的发生， 那么， 一个 阶 段包含了四 时间点。图１ 接收过程从ｔ时刻 中， 。 开始到ｔ Ｕ ３ 结束。 （ ｏ ｒ 图１ 变量的说明见 ， 中 表１
数据的 接收过程如下： ） （ 驱动程序初始化所 １ 有可用的接收描述符。然后， 驱动程序通告网卡接
收描述符在内存的起始地址以及可用接收描述符
的个数； ） Ａ引擎根据接收描述符的起始地址 （ Ｄ ２ Ｍ
信息和其他相关信息通过 Ｄ Ａ方式将所有可用的 Ｍ
微电子学与计算机
２０ 年第２ 卷・ ０６ ３ 增刊
微电子学与计算机
基于 Ｄ ＭＡ引擎的高速网卡的性能分析
戴 斌 孙志刚 卢泽新
（ 科技大 国防 学计 算机学院． 湖南长沙４０７） １ ３ ０
摘 要： 随着Ｄ Ａ技术在高 Ｍ 速网卡设计中的 广泛应用，Ｍ Ｄ Ａ引攀已 经成为网卡提高其和主机问 通讯效率的一 个 重要组成部分。Ｍ Ｄ Ａ引攀的主要功能是进行主机和网卡之问的接收和发送数据以及描述符的传送。 进一步清 文章
ｓｍａ ｔｎ ｌ ｃｎ ｌ＝ ｎ ａ ｄｓ｝ ｏ ｖ ｈａ ｃ ｉ ＝ ｉ ， ａ ｏ ａ ｍ ｃ ａ
Ｋ ｙ ｏｄ ： 人 Ｅｇ ｅｆｇ－ｐｅ ＮＣ ｅ ｗ ｒｓ Ｄ Ｍ ｎｉ ，ｉ ｓ ｄ ｎｌｈ ｅ Ｉ
１ 引言
为便于驱动程序和网卡之间接收和发送描述符的
为减轻主机 Ｐ ＣＵ负担， 高速网卡采用Ｄ Ａ方 Ｍ 式作为其与主机交换数据的方式＇．Ｍ 【］ Ａ引擎随着 －Ｄ ＇ Ｄ Ａ方式在网卡中的 Ｍ 应用而出 现。 Ｍ Ｄ Ａ引擎的主
（） ５ 发送描述符的 下载完成 Ｄ Ａ引擎就 后，Ｍ 根据发
送描述符的内容发动Ｄ Ａ操作， Ｍ 将发送描述符指 向的数据报文发送到网络上； ）当 （ 发送报文的数 ６ 量达到发送中断阀 值时，Ｍ Ｄ Ａ引擎通告主机发送中 断， 从而驱动程序开始进行发送中断的处理， 并进 行发送描述符的回 当 收（ 发送报文的数量未到发送 中断的阀值但发送超时的 情况下，Ｍ Ｄ Ａ引擎亦通告 主机发送中断） 。 随着网络链路速率的 提高以 ＰＩ （Ｃ Ｅ－ 及 Ｃｅ Ｉ Ｐ ｘ
２０ ０ ６年第 ２ ． ３卷 增刊
接收描述符下载到Ｄ Ａ引擎；３ 当有数据报文 Ｍ （） 到达网卡时，Ｍ Ｄ Ａ引擎就根据接收描述符指示的地 址发动一次Ｄ Ａ操作， Ｍ 将到达的数据报文写人主 机内 （） Ａ 存； Ｄ 操作完成后，Ｍ ４ Ｍ Ｄ Ａ引擎又立即发 动另一次Ｄ Ａ操作，回 Ｍ 写刚才已 使用的接收描述 符中的若千信息； ）当接收报文的数量达到接收 （ ５ 中断的阀 值时，Ｍ Ｄ Ａ引擎通告主机接收中断， 从而 主机处理接收数据并进行接收描述符的回收（ 当接
ｐ（｝｝ ＋ 且１ 整 ｘＯ ｉ ｎ１ 为正 数） ，
新的可用 发送描述符到达驱动程序
的时 刻
Ｍ Ｐ ， －＜ 且１ Ｅ －（ ｉ Ｏ ｎ 为｝Ｖ数》 Ｏ Ａ引擎置发送中断的时刻
２城 （巧年第 ２ 卷 ・ ３ 增刊
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二
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＿ ＿ ＿ 一 Ｌ 」一 一 ＿＿ 」 一 」
枯 “ 源自文库加． 二１ ‘ ］
图７ 报文接收处理模型
表 ｔ数据接收过程的抽象模型中的变量说明
变量符号 变量说明
Ｍ ， ｓ ＋ 且１ ； ｏ 数据的发送过程如下： １ 驱动程序初始化所 ｔ（ｓｉ ｎｌ 为正樱教）可用接收描述符到达 Ｏ Ａ引笨的时刻 （） Ｍ －（， ｝ 为正铭数） Ｄ Ａ引擎置接收中断的时刻 有可用的发送描述符， 同时通告网卡发送描述符的 ｔ Ｏ ｉ 且１ 驱动程序将接收中断处理的接收描述 在内存中的 起始地址；２ 当 （） 有数据报文需要发送 ｅ．Ｏ ｉｎ且１ ｘ （ｆ＜ ： ｘ 为正整数） 符个数通告 Ｄ Ａ引擎的时刻 Ｍ 时， 驱动程序将数据报文在内存中的起始地址和报 文长度填写到发送描述符的相应域中；３ 发送描 （） 为进一步分析， 定义下列符号： 哪为接收中断 述符填写完成后， 驱动程序就通告网卡此次需 网卡 阀值， 单位为个数；￣为网络的最快报文到达速 ， 单位为个数／ Ｔ为驱动程序在一次接收中断 秒； 要处理的发送描述符个数； ） Ｍ （ Ｄ Ａ引擎发动一次 率， ４ 个报文所花费的时间， 单位： Ｔ 秒； 为驱动 Ｄ Ａ操作将需要处理的发送描述符下载到网卡上； 中处理ｎ Ｍ
发送描述符不进行回写的情况。
ｔｍ ｅ ，
＿ ＿ ＿． １ 」一 ＿＿
几呀 加 尸 二八旧‘
八 八． 十 ．Ａ－． ，
图２ 数据发送过程的抽象模型
表 ２ 数据发送过程的抽象模型中的变量说明
变量符号
变量说 明
３ 性能分析 Ｄ Ａ引擎利用接收和发送描述符完成网卡 Ｍ 和 主机之间的数据的传送工 因此， 作， 接收和发送描 述符的设计至关重要。 设计主要包括接收和发送描
＿＿ ＿ ｔ ＿＿
几 ｔ ｝ ， ｏ ‘
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超时的情况下， Ｍ Ｄ Ａ引擎亦通告主 机接收中断） ； （） ６ 主机在完成接收描述符的回收后又将此次处理 完成接收描述符个数通告给Ｄ Ａ引擎，Ｍ Ｍ Ｄ Ａ引擎 根据相关信息读取可用接收描述符。
２ 数据发送过程 Ａ
Ａ ａ ｓ ｏ ｔｅ ｆｒ ｎｅ Ｈ ｇｅｐｅ Ｎ Ｃ ｓｄ ｎ ｌ ｉ ｎ Ｐ ｒ ｍａｃ ｏ ｉ ｓ ｄ Ｂ ｅ ｏ ｙ ｓ ｈ ｅ ｏ ｆ ｈｓｅ Ｉ ａ ｎ
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Ｄ Ｉ ， ＺｉａｇＬ Ｚ－ｎ Ａ Ｂ Ｓ Ｎ － ｎ， ｅ ｉ ｉ Ｕ ｈｇ ｎ Ｕ ｘ
程序将接收中断处理的接收描述符个数通告 Ｄ Ａ Ｍ 引擎到可用接收描述符到达 Ｄ Ａ引擎所花费的时 Ｍ
间， 秒； 接收描述符的总个数， 个。 单位： Ｎ为 单位： 定理 １ 当二 ）几， ￣时，Ｍ Ｄ Ａ引擎在任何时 刻都不存在接收停顿的重要条件是： ３ Ｔ Ｎ （ ） Ｔ十
ｖ ＋ ， － ｍ
要功能是进行主机和网卡之间的接收和发送数据
以及接收和发送描述符的传送。
２ ＭＡ引擎的处理模型 Ｄ
目 高速网卡都采用Ｄ Ａ 前， Ｍ 方式作为其与主 机交换数据的 手段。 Ｍ 在Ｄ Ａ方式中， 卡在数据读 网 写前必须知道其读写的内存地址，Ｍ Ｄ Ａ引擎中 接收
和发送描述符的主要任务就是为网卡 提供这样的 地址信息。 ２ ． １接收和发送描述符队列 Ｄ Ａ引擎包含了两个描述符队列即接收描述 Ｍ 符队列和发送描述符队 列。 网卡进行正确数据传送 的必要条件是接收和发送描述符的正确传送。 无论 是发送描述符还是接收描述符都涉及到同收问题，
收稿 日 ２０－ ３ １ 期： ０ ｆ － ８ ｉ ０
协同， 描述符的队列结构通常被设计成环状。描述 符队列长度跟描述符的个数有关。 ２ 中断 ． ２ 机制 Ｄ Ａ引擎的中断产生时机决定了网络中断的 Ｍ 次数。 为了减少报文接蜘 发送中断的次数，Ｍ Ｄ Ａ引 擎通常是接收／ 发送了一定数量的报文后才置接收／ 发送中断。 这个固定的报文数量被定义成接收 发送 ｊ 中断阀值。在一定的应用情景下， 报文到达泼 送速 率比 较慢， 为了避免网 络延迟过大，Ｍ Ｄ Ａ引擎设置 了接收和发送定时器。 在接收到 发送下一个报文 当 ／ 前接收 发送定时器超时时，Ｍ ／ Ｄ Ａ引擎就置接收／ 发 送中 断。
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微 电子学与计算机
图２ 示， 个 过 从ｐ时 开 到ｐ 结 所 整 接收 程 。 刻 始 Ｚ 、》
束。图２ 中变量的说明 见表２ ０ 为进一步分析． 定义下列符号： ，为发送中断 阀值， 单位为 个数； 为协议 驱动程序传送的 缅 层向 最大报文速率， 单位为个数 秒沪为Ｄ Ａ引擎置发 ／ Ｍ
有可 用发送描述符发送协议层下来的发送报文。 我们建立了数据发送过程的抽象模型， 我们将 以Ｆ动程序为主 体讨诊报文的发送过程抽象成如
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ｏ Ｐ Ｐ，
Ｄ Ａ引擎， Ｍ 发送数据就几乎可以１ ％ ０ 的正确的被 ０ 发送。 这样处理简化了Ｄ Ａ引擎的逻辑设计并且 Ｍ 提高了数据传输的 效率。 本文后续的 分析也是基于
证明 较为简单， 故略， 后同。 定理２ 当。 兀， Ｄ Ａ引擎在任何时刻都 ＜ 二，Ｍ 不存在接收停顿的充要条件是Ｎ Ｔ－ｏ － ２ｖ
定义２ 驱动程序发送停顿是指驱动程序上没
ｐ ｓ 接口 ｒｓ 技术的 现， 速网 始 ｅ） 出 高 卡开 采用ＰＩ作 Ｃ ｅ
为其与主机的接口 技术。 在处理发送描述符的过程 中没有涉及发送描述符的回写， 这是由于考虑到 Ｐ Ｉ传输可靠性的提高， Ｃｅ 发送描述符只要下载到
晰了采用Ｄ Ａ引攀的高速网卡的数据接收和发送过程并且建立了采用 Ｄ Ａ引举的高速网卡的数据接收和发送 Ｍ Ｍ
过程的 模型 在此 上， 抽象 。 基础 得出了 有价值的 论。 一些 结 关键词： Ｍ ， Ｄ Ａ 引攀， 高速网 卡
中图分类号二 Ｐ９． Ｔ３３ ５ ０ 文似标识码： Ａ 文章编号：００７８（ ０） －０３ ３ １０－１ ２ ６Ｓ０ ５－ ００ Ｏ ０
收报文的数量未到接收中断的阀值但接收定时器
述符的数据结构设计，队列结构设计以及个数设 计。
定义 Ｉ Ａ引擎接收停顿是指 Ｄ Ａ引擎上 Ｍ Ｄ Ｍ
没有可 用接收描述符接收到达报文的状态。 建立如图１ 所示的报文接收过程的处理模型。 采用一个时间点刻划一个事件的发生， 那么， 一个 阶 段包含了四 时间点。图１ 接收过程从ｔ时刻 中， 。 开始到ｔ Ｕ ３ 结束。 （ ｏ ｒ 图１ 变量的说明见 ， 中 表１