一、名词解释

FPGA（Filed Programmable Gate Array，现场可编程逻辑阵列）：是一种可以重构电路的芯片，是一种硬件可重构的体系结构。

CPU（Central Processing Unit，中央处理器）：作为计算机系统的运算和控制核心，是信息处理、程序运行的最终执行单元。

DPU (Data Processing Unit，数据处理装置): 数据中心场景中的专用处理器，为高带宽、低延迟、数据密集的计算场景提供计算引擎。

SOC（System on Chip，片上系统）：称为系统级芯片,也有称片上系统,意指它是一个产品,是一个有专用目标的集成电路,其中包含完整系统并有嵌入软件的全部内容。

DDR（Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory，双数据率同步动态随机存储器）：一种存储芯片，与传统的单数据速率相比，DDR技术实现了一个时钟周期内进行两次读/写操作，即在时钟的上升沿和下降沿分别执行一次读/写操作，从而提高数据传输速率和内存带宽。

PCIE（Peripheral Component Interconnect Express，周边设备高速连接标准）：是一种端对端的互连协议，提供了高速传输带宽的解决方案。目前PCIe已经发展到第四代PCIe4.0, 每一代的发展，最明显的特征就是速率翻倍。

virtio_blk（virtual input/output block,虚拟I/O块）：一种基于virtio标准的块设备虚拟化方案，它通过在虚拟机和宿主机之间建立一个高效的通信通道，实现了块设备的IO虚拟化。

二、技术背景

      现在社会技术发展，对大数据处理场景变多，需求增加，如云应用场景，越来越多的用户使用云应用相关的产品，比如云电脑、云计算等，既节约成本，又方便快捷，而且便于管理，使用也更加安全。在这种需求快速增长的同时，对底层传输设备的性能要求越来越高，如网络和存储数据的传输，需要具备高带宽，低延迟，高可靠性等特性。

      在此强劲的需求下，促进了基础硬件设备的发展，例如智能网卡等诞生，其主要的作用，就是将CPU的一些工作卸载到智能网卡DPU上，以节省CPU的核数开销，并且智能网卡DPU可以支持虚拟化设备数据传输，一个物理机通过智能网卡DPU上的虚拟化处理，可以支持几百上千个用户同时使用，大大提高设备的利用率。并且智能网卡DPU具有数据传输加速的特性，使用PCIE接口与CPU相连接，使用光口器件与外部设备连接，具有高带宽，低延迟的特点，为大数据的加速传输处理起到了重要的作用。

      在此背景下，有关存储数据的传输技术也应运而生，智能网卡DPU设备针对存储数据的传输，主要使用的是virtio_blk技术，他是一种高效的块存储挂载的方法。通过智能网卡DPU实现virtio_blk机制，这样在主机系统中不需要挂载很多的远端磁盘，而是由智能网卡DPU直接完成映射，更加安全。

      在智能网卡DPU中，需要实现存储数据的无损传输和纠错，确保智能网卡DPU的存储数据加速机制稳定可靠。

      由于基于virtio_blk机制的存储虚拟化方案，将virtio_blk卸载到智能网卡DPU中，而virtio_blk没有重传机制，会存在一种非常严重的情况，如果存储数据在智能网卡DPU中发生异常丢失或者错误，会导致与其连接的CPU的virtio_blk驱动出现异常卡住，影响整个系统的稳定性。

      DPU整体设计架构示意图如下：

      如上图所示，此智能网卡主要为FPGA+SOC组成，通过PCIE总线与外部的host主机相连接，通过SFP模块，使用光模块光纤与远端的设备相连接。智能网卡DPU承前启后，作为host与远端设备的通信的桥梁。 

      后文将主要介绍基于virtio_blk的复位及恢复操作，如何达到异常情况的纠错和恢复。