(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202210574434.7 (22)申请日 2022.05.25 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114662162 A (43)申请公布日 2022.06.24 (73)专利权人 广州万协通信息技 术有限公司 地址 510400 广东省广州市白云区北太路 1633号广州民营科技园科盛路8号配 套服务大楼5层A5 05-63房 (72)发明人 颜昕明　何军　王亮　 (74)专利代理 机构 北京市盛峰律师事务所 11337 专利代理师 于国富 (51)Int.Cl. G06F 21/72(2013.01)G06F 21/60(2013.01) G06F 9/50(2006.01) G06F 9/54(2006.01) G06F 13/40(2006.01) H04L 9/00(2022.01) (56)对比文件 US 20180 52701 A1,2018.02.2 2 审查员 周燕 (54)发明名称 实现动态分配VF的多算法核高性能SR-IOV 加解密系统及方法 (57)摘要 本发明提供了一种实现动态分配VF的多算 法核高性能SR ‑IOV加解密系统及方法， 包括主 机、 带有多加解密卡VF的PCIE芯片以及若干客户 机， 主机和客户机之间创建有对应的共享内存， 所述主机包括VF算法核管理器和PF驱动， 所述带 有多加解密卡VF的PCIE芯片包括设置有VF信箱 中断寄存器、 算法IP核中断状态寄存器和算法IP 核空闲状态寄存器的算法控制器， 本发明设计方 案下针对具有SR ‑IOV功能的加密卡VF的扩展性 不足， 在PCIe加解密芯片的VF的数量固定的情形 下， 当客户机数量多于VF的数量时， 通过热插拔 机制将VF提供到有加解密需求的客户机上， 从而 提升SR‑IOV加密卡VF的有效利用率。 权利要求书4页 说明书13页 附图6页 CN 114662162 B 2022.09.20 CN 114662162 B 1.一种实现动态分配VF的多算法核高性能SR ‑IOV加解密系统， 其特征在于， 包括主机、 带有多加解密卡的VF的P CIE芯片以及若干客户机， 主机和客户机之间创建有对应的共享内 存， 所述主机包括VF算法核管理器和PF驱动， 所述带有多加解密卡的VF的PCIE芯片包括设 置有VF信箱中断寄存器、 算法IP核中断状态寄存器和算法IP核空闲状态寄存器的算法控制 器， 所述PF驱动负责从所述PCIE芯片的VF信箱中断寄存器和算法IP核中断状态寄存器中接 收VF信箱MSI中断信号及算法IP核完成MSI中断信号， 并将算法IP核完成状态发送给主机的 所述VF算法核 管理器； 所述VF算法核管理器负责配置和管 理算法IP核及客户机的加解密卡 的VF， 通过共享内存获取加解密卡的VF的使用状态， 当主机的VF算法核管理器检测到PCIE 芯片中可用加解密卡的VF的个数为0时， 根据共享内存消息队列中加解密卡的VF使用状态， 将使用频率最低的客户机加解密卡的VF热拔除， 以供主机创建客户机时由PF驱动分配使 用； 当主机VF算法核管理器检测共享内存有申请VF资源状态消息时， 将从空闲的加解密卡 的VF队列上 热拔除一个加解密卡的VF， 并热插 入到当前请求加解密卡的VF的客户机上； 所述共享内存是指客户机指向共享消息VF_Dev_ShareMsg结构类型的内存缓冲区， 其 中共享消息VF_Dev_ShareMsg包括对应的客户机编号dom_index， 加解密卡的VF优先级 propriety， 对应的加解密卡的VF编 号vf_index， 加解密线程数thread_Num， 表征加解密卡 的VF是否处于空闲状态的字段vf_idle， 加解密卡的VF请求算法IP核消息AlgKernal_Req_ Msg以及算法IP核完成状态消息AlgK ernal_Do ne_Msg； 所述VF算法核管理器用于维护共享消息VF_Dev_ShareMsg结构列表， 对加解密卡的VF 进行动态分配， 其数据结构的字段包括已分配加解密卡的VF的个数VF_Num、 客户机共享内 存主机链 表VFDevCtrl和客户机加解密卡的VF优先级降序主机链 表VFDevIdle； 所述VF算法核管理器检查客户机的共享内存VFDev的vf_idle字段， 如果是空闲状态， 就对共享内存VFDev的加解密卡的VF优先级propriety字段执行增加1处理； VFDevIdle链表 的排序是根据共享消息VF_Dev_ShareMsg中的加解密卡的VF的优先级propriety字段对 VFDevCtr l链表进行降序排列， 使 得快速查找使用率最低的客户机的VF进行热拔除， 并将已 拔除的加解密卡的VF 热插到有加解密请求的客户机上。 2.根据权利要求1所述的实现动态分配VF的多算法核高性能SR ‑IOV加解密系统， 其特 征在于， 所述带有多加解密卡的VF的PCIE芯片包括PCIe3.0核、 算法控制器和32个算法IP 核， 其中所述 算法控制器包括VF信箱中断寄存器； 所述VF信箱中断寄存器具有读操作清零属性， 与VF信箱的中断输出信号相连接， 每个 比特位连接到一个VF信箱， 当客户机 m加密VF驱动初始 化时， 在客户机 m将共享内存VFDev地 址信息写入到VFm信箱寄存器中后， 即由VF驱动将VFDev 首地址信息通过P CIE接口写入到所 述VFm信箱寄存器中后， 即刻产生高电平给VF信箱 中断寄存器中VFm对应的比特位， 随后产 生MSI中断通知主机PF驱动， 主机PF驱动将客户机m的VFDev地址信息取出， 将VFDev的地址 转换成主机逻辑地址， 从而链接到主机中VF及算法核控制信息结构VF_AlgKernalCtrl的 VFDevCtrl链表指针供主机VF算法核管理器使用。 3.根据权利要求2所述的实现动态分配VF的多算法核高性能SR ‑IOV加解密系统， 其特 征在于， 所述当客户机m加密VF驱动初始化时， 由VF驱动将VFDev首地址信息通过PCIE接口 写入到所述VFm信箱寄存器中后， 随后产生MSI中断通知 主机PF驱动具体为： 当客户机m将共 享内存VFDev地址信息写入到VFm信箱寄存器中后， 产生高电平给VF信箱中断寄存器中VFm权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 114662162 B 2对应的比特位， 上位主机PF驱动在MSI  ISR中读取PCIe加解密芯片的VF信箱中断寄存器时， 得到VFm对应的比特位值是1， 随后该比特位会变成低电平， 即VFm对应的比特位的值变成了 0。 4.根据权利要求1所述的实现动态分配VF的多算法核高性能SR ‑IOV加解密系统， 其特 征在于， 所述VF算法核 管理器需要判断是否需要进 行创建空闲链表， 其判断过程是： 首先判 断所有的客户机共享内存VFDev中所对应的加解密卡的VF是否有编号， 如果有编号， 则说明 对应的客户机有加解密卡的VF； 然后进一步判断该加解密卡的VF是否处于空闲， 若vf_idle 字段是1， 则属于空闲， 此时加解密优先级加1； 若vf_idle字段不是1， 则说明该加解密卡的 VF属于运行中； 如果对应的加解密卡的VF编号为 ‑1， 则表示该共享内存VFDev需要请求分配 加解密卡的VF， 然后设置idlelist是1； 或者取出VF及算法核控制信息结构VF_ AlgKernalCtrl中的VF_Num字段， 若等于加解密卡的VF的最大值， 那么此时已没有空闲的加 解密卡的VF， 则设置idlel ist是1； idlel ist是1， 表明 需要重新构建一个空 闲链表。 5.根据权利要求4所述的实现动态分配VF的多算法核高性能SR ‑IOV加解密系统， 其特 征在于， 创建空闲链表的过程具体包括： 针对每个客户机的VF_Dev_ShareMsg结构共享内存 VFDev进行空闲状态检查， 采用VF及算法核控制信息结构VF_AlgKernalCtrl中的VFDevCtrl 链表指针检查客户机共享内存VFDev的vf_idle字段， 确认是否处于空闲状态， 若是， 则将该 客户机共享内存VFDev插入到VFDevI dle链表中， 加解密卡的VF优先级propriety字段增加 1； 重复上述空闲状态检查步骤直到所有的客户机完成空闲状态检查过程， VFDevIdle链表 中存在多个共享内存VFDev； 且VFDevIdle链表中的共享内存VFDev根据共享消息VF_Dev_ ShareMsg 中的加解密卡的VF优先级propriety进行降序排列。 6.根据权利要求5所述的实现动态分配VF的多算法核高性能SR ‑IOV加解密系统， 其特 征在于， 当新创建一个客户机， 需要对 该客户机 分配加解密卡的VF时， 首先判断目前是否还 有空闲的加解密卡的VF， 也就是需要读取VF及算法核控制信息结构VF_AlgKernalCtrl中的 VF_Num字段， 如果VF_Num等于加解密卡的VF的最大值， 那么此时已没有空闲的加解密卡的 VF， 需要从VFDevIdle链表中找到使用率最低的加解密卡的VF进行热拔除， 将共享内存 VFDev从VFDevIdle链表中去除， VF_Num减少1， 然后分配给新的客户机； 热拔除时直接从第 一个链表指针开始， 取出共享内存VFDev， 依次通过vf_idle字段进行空闲状态检测； 如果其