डीपीएए चालक कैसे

यह लेख डेवलपर्स के एक संकीर्ण दायरे के लिए अभिप्रेत है, Freescale से QoriQ प्रोसेसर पर "हुक" और DPAA नेटवर्क आर्किटेक्चर के लिए प्रलेखन के मुख्य प्रावधानों का संक्षिप्त विवरण है।



डीपीएए (डेटा पाथ एक्सेलेरेशन आर्किटेक्चर) एक विशेष स्वामित्व डेटा पथ त्वरण वास्तुकला है जिसे फ्रैस्केल द्वारा विकसित किया गया है और इसे नवीनतम प्रोसेसर श्रृंखला में बनाया गया है। DPAA का मुख्य उद्देश्य प्रसंस्करण नेटवर्क यातायात के नियमित कार्य से प्रोसेसर को उतारना है। हमने p30xx / p4080 प्रोसेसर श्रृंखला के लिए इस आर्किटेक्चर के लिए ड्राइवर विकसित किए हैं और हमारे अनुभव को साझा करने के लिए तैयार हैं।



डीपीएए 2 मोड में काम कर सकता है - सामान्य मोड और सरलीकृत मोड, जो आमतौर पर बूट लोडर और ड्राइवरों द्वारा उपयोग किया जाता है, जिनमें से डेवलपर्स के पास समय नहीं था / सामान्य मोड को मास्टर करने में सक्षम थे। सरलीकृत मोड 100 एमबीपीएस की अधिकतम प्रसंस्करण गति और हार्डवेयर त्वरित डेटा प्रसंस्करण का उपयोग करने में असमर्थता द्वारा सीमित है। सामान्य मोड में, हमारे पास डेटापेट के तीन स्पीड ईथरनेट कंट्रोलर (DTSEC) के 5 गीगाबिट पोर्ट, एक 10 गीगाबिट ईथरनेट मीडिया एक्सेस कंट्रोलर (10GEC) और 12 Gb / s की कुल बैंडविड्थ है। P3040 प्रोसेसर का ब्लॉक आरेख चित्र में दिखाया गया है, और इसमें डीपीएए लाल रंग में परिचालित है।











फ़्रीस्केल के प्रतिनिधियों के अनुसार - dpaa सरल है। यह इतना सरल है कि लिनक्स के लिए फ्रीस्केल से ड्राइवर अभी भी विकसित किया जा रहा है और इसका कुल कोड 2 मेगाबाइट से आगे निकल गया है, हालांकि यह परीक्षण इकाइयों के साथ है। हमारे कार्य के लिए इसका उपयोग करना संभव नहीं था, लेकिन समय-समय पर हमने इसे देखा, क्योंकि प्रलेखन शैली डीपीएए आरंभीकरण आदेश के बारे में सभी सवालों के जवाब नहीं दे सकी।

सूचना का प्रवाह

तो, एक नेटवर्क ड्राइवर की मुख्य सूचना इकाई एक पैकेज है। DPAA पैकेट डेटा बफ़र्स में स्थित है। बफ़र्स को फ़्रेम में संयोजित किया जाता है, जिसमें एक डिस्क्रिप्टर (फ़्रेम डिस्क्रिप्टर / एफडी) होता है, फ़्रेम्स को फ़्रेम क्यूज़ (फ़्रेम क्यू / एफक्यू) में संयोजित किया जाता है, फ़्रेम क्यू को वर्क क्यूज़ (वर्क क्यू / डब्ल्यूक्यू) में संयोजित किया जाता है, वर्क क्यूज़ को चैनल (चैनल), और में जोड़ा जाता है पोर्टलों (पोर्टल) में "लीक" चैनल। यह आपके लिए e1000 नहीं है।



इस तरह के पदानुक्रम को पैकेटों के क्रम को बनाए रखने, पैकेट प्राप्त करने और भेजने की प्राथमिकता को लागू करने के लिए, प्रोटोकॉल द्वारा पैकेटों को छांटना, और अन्य उपहारों की आवश्यकता होती है। उत्तरार्द्ध, वैसे, हमें प्रोसेसर पर पैकेट विश्लेषण से छुटकारा पाने का एक सैद्धांतिक अवसर देता है।

बफर प्रबंधक / बीएमएन और कतार प्रबंधक (कतार प्रबंधक / क्यूएमएन)

बफ़र और कतार प्रबंधक DPAA सबसिस्टम हैं जो आने वाले / बाहर जाने वाले ट्रैफ़िक के लिए बफर पूल और कतारों के आयोजन के लिए एक सेवा प्रदान करते हैं। वे डीपीएए का हिस्सा हैं, लेकिन जरूरी नहीं कि नेटवर्क हितों के साथ काम करें - उन्हें अन्य कार्यों के लिए भी डाउनलोड किया जा सकता है।

पोर्टल

इस तरह के प्रत्येक प्रबंधक में पोर्टल होते हैं - एक प्रबंधक संसाधन साझाकरण तंत्र जो व्यक्तिगत प्रोसेसर कोर के साथ काम करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। सिंक्रनाइज़ेशन समस्याओं को हल करने के लिए, प्रत्येक प्रोसेसर कोर के लिए कम से कम एक पोर्टल आवंटित किया जाता है। प्रत्यक्ष और सॉफ्टवेयर पोर्टल की अवधारणाएं कतार प्रबंधक में भी मौजूद हैं। यह एक कतार प्रबंधक की एक आंतरिक अवधारणा है, और डीपीएए को कॉन्फ़िगर करने के लिए, आपको यह समझने की आवश्यकता है कि सॉफ्टवेयर पोर्ट प्रोसेसर से जुड़े हुए हैं, और डायरेक्ट पोर्ट फ़्रेम मैनेजर और इसके घटकों से जुड़े हैं। प्रत्येक पोर्टल को रजिस्टर के एक सेट द्वारा कॉन्फ़िगर किया गया है, जिसे 2 भागों में विभाजित किया गया है: कैश्ड और गैर-कैश्ड, जिसे संबंधित मेमोरी विशेषताओं के साथ संरेखित पता श्रेणी में मैप किया जाना चाहिए।



प्रबंधकों के साथ संचार में कमांड जारी करने और प्रसंस्करण प्रतिक्रियाएं होती हैं।

प्रबंधन दल

टीम निर्माण प्रक्रिया में QMan और BMan के लिए समान संरचना है। प्रत्येक प्रकार के कमांड के लिए, कमांड कतार का एक गोलाकार बफर होता है, जिसका आकार निश्चित होता है और कई प्रकार की डिग्री होती है। उदाहरण के लिए, "बफर दे" कमांड के लिए, 2 कमांड स्लॉट के लिए एक कतार होती है, और "टेक बफर" कमांड के लिए, 8 कमांड स्लॉट होते हैं। कमांड बफर कतार के लिए, एक उपभोक्ता की अवधारणाएं हैं जो आदेशों को संसाधित करती हैं और एक निर्माता जो उन्हें जारी करता है। उदाहरण के लिए, भेजें पैकेज कमांड के लिए, ड्राइवर निर्माता होगा, और उपभोक्ता QMan। कमांड कतार के प्रसंस्करण को नियंत्रित करने के 3 तरीके हैं: प्रबंधक रजिस्टरों के कैश्ड और गैर-कैश्ड क्षेत्र में शुरुआत / अंत तक, वैधता के बिट द्वारा। मेरे स्वाद के लिए, वैधता बिट का उपयोग करना अधिक सही है। अर्थ इस प्रकार है: एक कतार उपभोक्ता के लिए एक कमांड को संसाधित करने का संकेत कमांड में वैधता बिट में बदलाव होगा। थोड़ा बदल गया है - टीम को अपडेट किया गया है।



कमांड और उन पर प्रतिक्रियाएं कैचीबल मेमोरी क्षेत्र में स्थित हैं और उनका आकार स्थानीय बस की चौड़ाई का एक गुणक है - 32 बाइट्स। यह सुविधाजनक है, आपको डेटा की प्रतिलिपि बनाने की आवश्यकता नहीं है और इसका उपयोग किया जा सकता है। मुख्य बात - कैश अपडेट करना न भूलें। इसलिए, कमांड रिकॉर्ड कार्रवाई के अनुक्रम की तरह दिखता है: कैश रीसेट करें, फ़ील्ड भरें, बाधा, वैधता बिट सेट करें और कैश को बस में रीसेट करें। डेटा पढ़ने से पहले, कैश को अपडेट करना न भूलें।

बफर मैनेजर / बीएमएन

फ्रीस्केल द्वारा प्रदान की जाने वाली कॉमिक्स में, बफर मैनेजर को कार्यालय उपकरण के लिए एक पेपर ट्रे के रूप में प्रस्तुत किया जाता है। आप इन ट्रे में एक ही आकार के पेपर को लोड कर सकते हैं, और डिवाइस इसे आवश्यकतानुसार ले जाएगा।







एक बहुत ही क्रूड उदाहरण, वास्तव में, बफर मैनेजर उसी आकार के मेमोरी क्षेत्र के भौतिक पतों पर विशेष रूप से संकेत देता है। यदि यह पूरी तरह से सच है, तो वह परवाह नहीं करता है कि यह 32-बिट डेटा जो वह स्टोर करता है, उसका मतलब है, लेकिन डीपीएए में बीएमएन का उपयोग करने के लिए वहां भौतिक पते होने चाहिए। ऑपरेटिंग सिस्टम मुख्य मेमोरी से नेटवर्क पैकेट स्टोर करने के लिए बफ़र्स आवंटित करता है और अपने भौतिक पते को बफर मैनेजर में स्थानांतरित करता है, जिससे वे संबंधित ढेर की संख्या का संकेत मिलता है। इस तरह के ढेर की अधिकतम संख्या तय है - 0x3f और एक ही आकार के बफ़र प्रत्येक ढेर में हैं। हीप्स में बफ़र्स (पॉइंटर्स) की संख्या मेमोरी के आकार पर निर्भर करती है जो हम उनके लिए बीएमएन आरंभीकरण के दौरान आवंटित करते हैं।



आंतरिक बस में स्थित ऑपरेटिंग सिस्टम और अन्य प्रोसेसर घटकों के बीच एक सज्जन के समझौते से बफ़र्स के उपयोग को विनियमित किया जाता है। एक बफर का उपयोग करने के लिए, आपको इसे बफर मैनेजर से अनुरोध करना चाहिए, और उपयोग पूरा होने पर, इसे जारी करना चाहिए। बफर को मुक्त करने की प्रक्रिया बफ़र्स को आरम्भ करने की प्रक्रिया से अलग नहीं है। इस प्रकार, बफर प्रबंधक के साथ संचार बफर को मुक्त करने और बफर पर कब्जा करने के लिए दो आदेशों तक कम किया जा सकता है। कमांड संरचना 8 बफ़र्स को प्रति कमांड नियंत्रित करने की अनुमति देती है।



आप बफ़र प्रबंधक से एक अवरोधन जारी करने के लिए भी कह सकते हैं जब सेटिंग में थ्रेशोल्ड और हिस्टैरिसीस को सेट करके बफ़र्स बाहर निकलते हैं।

कतार प्रबंधक / QMan

कतार प्रबंधक का मुख्य कार्य प्रोसेसर कोर पर भार वितरित करना, कतार को कॉन्फ़िगर करना और कतार घटनाओं के व्यवधान उत्पन्न करना है।



यह कतार प्रबंधक है जो सभी डीपीएए नेटवर्क इंटरफेस से पैकेट प्राप्त करते समय व्यवधान की शुरुआत करता है। ऐसा क्यों किया जाता है? अगर हमारे पास 5 अलग-अलग नेटवर्क कार्ड हैं, अलग-अलग इंटरप्ट पर हैं, तो हमें कितने बाधा हैंडलर की आवश्यकता है? पांच। डीपीएए के मामले में, केवल एक हैंडलर की आवश्यकता होती है जो सभी प्रोसेसर कोर पर चल सकता है। DPAA 5 नेटवर्क पोर्ट का समर्थन करता है, जिसके सूचना प्रवाह सभी प्रोसेसर कोर के लिए उपलब्ध हो सकते हैं। कर्नेल पर लोड वितरित करके, कतार प्रबंधक कॉन्फ़िगर किए गए शेड्यूलिंग एल्गोरिथ्म के अनुसार लागू होता है।

डाटा प्रोसेसिंग सबसिस्टम

DPAA में विभिन्न डेटा प्रोसेसिंग सबसिस्टम (नेटवर्क ट्रैफ़िक) शामिल हैं। फिलहाल, वे ड्राइवर द्वारा समर्थित नहीं हैं, इसलिए मुख्य विशेषताओं के बारे में संक्षेप में।



SEC एन्क्रिप्शन त्वरक पैकेट का एन्क्रिप्शन और डिक्रिप्शन करता है, ipsec, 802.1ae, ssl / tsl प्रोटोकॉल, rsa, des, anes एन्क्रिप्शन एल्गोरिदम जानता है; हैशिंग एल्गोरिदम sha- *, md5, hmac, rc4 / arc4, crc32 और भी बहुत कुछ।



PME पैटर्न मान्यता त्वरक नियमित अभिव्यक्तियों को संसाधित करता है और उन्हें 9 Gbps नेटवर्क ट्रैफ़िक पर लागू करता है। पीएमई में, 128 बिट तक के 32K नमूनों को एक साथ पहचाना जा सकता है। मान्यता परिणाम तख्ते का "रंग" है, जिसका उपयोग अन्य डीपीएए उप-प्रणालियों द्वारा किया जा सकता है।



ये घटक नेटवर्क ट्रैफिक प्रोसेसिंग पाइपलाइन का हिस्सा हो सकते हैं और समानांतर में काम कर सकते हैं।

मानव संसाधन प्रबंधक

फ़्रेम प्रबंधक / FMan - DPAA नियंत्रण केंद्र, कतार प्रबंधक, बफर प्रबंधक, DTSECs और डेटा प्रोसेसिंग सबसिस्टम के साथ सहभागिता करता है, प्रोटोकॉल द्वारा पैकेट को पहचानता और सॉर्ट करता है, सेटिंग्स के आधार पर पैकेट आंदोलन की दिशा निर्धारित करता है। प्रोसेसर p4080 और पुराने पर, फ़्रेम प्रबंधक 2 प्रतियों में प्रस्तुत किया गया है। पैकेज आंदोलन योजना का एक उदाहरण:







डीपीएए की सभी विशेषताओं को पूरी तरह से महसूस करने के लिए, आपको नेटवर्क स्टैक चुनने की आवश्यकता है। मेरे पास स्रोत नेटवर्क स्टैक स्रोत नहीं हैं, ड्राइवर परीक्षण प्रयोगात्मक बीएसडी स्टैक पर था, इसलिए (और इसलिए भी कि वे लागू नहीं हैं) हम इन सभी उप प्रणालियों के उपयोग पर अब विचार नहीं करते हैं। लेकिन iperf BSD पर पर्याप्त प्रदर्शन पाने के लिए, स्टैक को भी थोड़ा संशोधित करना पड़ा।

बंदरगाहों

फ़्रेम मैनेजर में डेटा का स्रोत और गंतव्य पोर्ट हैं। बंदरगाहों का उद्देश्य तय है, बंदरगाह हैं: 1 / 2.5Gb प्राप्त करें, 1 / 2.5Gb भेजें, 10Gb प्राप्त करें, 10Gb और आंतरिक भेजें। आंतरिक पोर्ट डेटा को संसाधित करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं जो डीपीएए नेटवर्क इंटरफेस से संबंधित नहीं हैं।

डीपीएए प्रारंभ

बीएमन आरंभीकरण के दौरान, बफ़र्स को पॉइंटर्स के लिए मेमोरी आवंटित करना आवश्यक है। स्मृति की शुरुआत और उसके आकार का पता 2 ^ n का एक बहु होना चाहिए। आवंटित स्मृति खंड का भौतिक पता बीएमएन रजिस्टरों को लिखा गया है;



QMan आरंभीकरण के दौरान, पॉइंटर्स के लिए डिस्क्रिप्टर और फ़्रेम डेटा को मेमोरी आवंटित करना आवश्यक है, मेमोरी की शुरुआत का पता और इसका आकार भी 2 ^ n का एक मल्टीपल होना चाहिए;



जब FMan को आरंभ किया जाता है, QMan / BMan इंटरफ़ेस के लिए प्रारंभिक सेटिंग्स, DMA और अन्य घटक सेट किए जाते हैं, तो उपयुक्त गंतव्य आईडी (अगला इनवॉक्ड एक्शन / NIA) सेट करके पैकेट आंदोलन की दिशा को कॉन्फ़िगर करें;



Dtsec, मैक और PHY के प्रारंभ में कोई कठिनाई नहीं होती है और यह नेटवर्क ड्राइवरों के लिए काफी मानक है;



और फिर भी पोर्टल्स को इनिशियलाइज़ करना आवश्यक है, सभी मैनेजरों के लिए इंटरप्ट (हमने पहले से एमपीआईसी को पहले से कॉन्फ़िगर किया है), बीएमएएन में बफ़र्स और क्यूएमएन में कतारों;

नेटवर्क ट्रैफ़िक के लिए बफ़र्स का आकार और संख्या

सिद्धांत रूप में, आप प्रति पोर्ट बफ़र्स के 6 प्रकार (आकार) बना सकते हैं। यदि हम मेमोरी को बचाना चाहते हैं, तो यह उपयोगी होगा - क्यों एक ICMP पैकेट को 2Kb बफर पर कब्जा करना चाहिए? चलो 128 बाइट बफ़र्स का एक गुच्छा बनाते हैं! हम जंबो फ्रेम को क्यों विभाजित करते हैं? 10Kb बफ़र्स का एक छोटा सा ढेर बनाएँ! और 1.6 Kb का एक बड़ा ढेर।



व्यवहार में, बफ़र्स को पैकेट को संसाधित करने के बाद वापस करना होगा, प्रत्येक अपने ही ढेर में। ऐसा करने के लिए, आपको कुछ गणना करने की आवश्यकता है, कहीं स्टोर करें, मैं आलसी हूं, और मेमोरी सस्ती है, कम कोड - कम त्रुटियां। इसलिए, हमने सभी पोर्ट के लिए 2kb आम के एक ढेर का प्रबंधन किया।

नेटवर्क इंटरफेस प्रति क्यू (एफक्यू) की संख्या

न्यूनतम कॉन्फ़िगरेशन में, हमें पैकेट प्राप्त करने की आवश्यकता है - आने वाले पैकेटों के लिए एक कतार, त्रुटियों के लिए एक कतार, और एक या दो से अधिक कतारें। पैकेट भेजने के लिए, त्रुटियों को प्राप्त करने के लिए एक कतार होती है, पावती प्राप्त करने के लिए एक कतार, और बाहर के पैकेट के लिए एक या अधिक कतारें होती हैं। हम भेजने वाले कमांड बफर के बराबर पैकेट भेजने के लिए 8 कतारों का उपयोग करते हैं।



दिलचस्प है, फ्रीस्केल से ड्राइवर में, बीएमएन को कतार संख्याओं का आवंटन सौंपा गया था। इसके बफर पूल में, 0 से 0x1ff तक की संख्याएं संग्रहीत की जाती हैं, जो कि मुफ्त कतारों की संख्या हैं और कतार के आरंभ होने पर अनुरोध किया जाता है।

कतार के विकल्प

कतार के मापदंडों में, इसके प्रकार को निर्धारित करना आवश्यक है और यह किस चैनल और कार्य कतार से संबंधित है। एक दिलचस्प पैरामीटर ReferenceB और ReferenceA फ़ील्ड है। हम संदर्भ संख्या क्षेत्र में कोई भी संख्या डाल सकते हैं, उदाहरण के लिए, इस कतार में पैकेट प्रसंस्करण के लिए डेटा के साथ एक संरचना के लिए एक सूचक। यह पैरामीटर इंटरप्ट हैंडलर में उपलब्ध होगा। संदर्भ फ़ील्ड में एक भौतिक पता हो सकता है जिसका डेटा इंटरप्ट आने से पहले कैश में लोड हो जाएगा। L2 में अधिकार। डेटा का आकार 32 बाइट्स का एक बहु है और मापदंडों में इंगित किया गया है।

प्रवेश प्रक्रिया

पैकेट PHY-MAC-DTSEC से होकर गुजरता है और फ़्रेम मैनेजर पोर्ट में प्रवेश करता है। पैकेट के आकार के अनुसार, इसके लिए एक उपयुक्त बफर का चयन किया जाता है और बीएमआई से बीएमआई इंटरफेस का उपयोग करने का अनुरोध किया जाता है। पैकेज का भाग्य सेटिंग्स पर निर्भर करता है: पैकेज को डीक्रिप्ट, फ़िल्टर, सॉर्ट किया जा सकता है। सबसे सरल मामले में, हम बस इसे QMan को देते हैं। कतार प्रबंधक इसे उपयुक्त कतार में डालता है, चैनल और एक बाधा उत्पन्न करता है। इस प्रक्रिया को फ्रीस्केल की एक प्रस्तुति में चित्रित किया गया है:







बाधा हैंडलर में किए जाने वाले सभी को पैकेट प्रसंस्करण प्रवाह के सेमाफोर को जारी करना है। पीबी सिस्टम के बाधा हैंडलर के संदर्भ में पैकेट प्रसंस्करण से निपटने के लिए नहीं? और एक नियमित प्रणाली में आप ऐसा नहीं कर सकते। तो, इंटरप्ट हैंडलर एक सूत्र शुरू करता है जो कतार को पढ़ता है और बफर को प्रोसेस करता है। मैंने दो प्रकार के चार बफ़र्स का उपयोग किया - पूरे (1 पैकेट - 1 बफर) और खंडित (एस / जी), और नेटवर्क ड्राइवरों के लिए कुछ भी नया नहीं है। हालांकि फ्रीस्केल एस / जी बफर से ड्राइवर केवल इस साल जनवरी में लागू किया गया था। पैकेट को नेटवर्क स्टैक द्वारा संसाधित किया जाता है, बफ़र्स को बफर मैनेजर में वापस लाया जाता है जहां से यह FMan द्वारा लिया गया था।

स्थानांतरण प्रक्रिया

हम प्रारूप द्वारा S / G पैकेज बनाते हैं और इसे QMan कतार में रखते हैं। आगे की प्रक्रिया रिसेप्शन के समान है और ड्राइवर अब इसमें शामिल नहीं है।

निष्कर्ष

बेशक, डीपीएए आरंभीकरण प्रक्रिया का केवल एक हिस्सा यहां वर्णित है, जो इसे साधारण रूप से 5-पोर्ट ईथरनेट एडाप्टर के रूप में उपयोग करने की अनुमति देता है। मुझे आशा है कि विकास वहां समाप्त नहीं होगा और नेटवर्क ट्रैफिक प्रोसेसिंग के हार्डवेयर त्वरण के जंगल में हमारी आकर्षक यात्रा होगी।