苹果Airplay2学习

我年后回来，被分配到弄苹果的项目去了，一脸懵逼，这个笔记自己记录，用来学习，不定时更新

HCA用例问题

HCA是什么？

百度词上收录的解释是：

HCA即混合信道分配，是指在采用信道复用技术的小区制蜂窝移动系统中，在多信道公用的情况下，以最有效的频谱利用方式为每个小区的通信设备提供尽可能多的可使用信道。一般信道分配方案可分为三类：固定信道分配（FCA），动态信道分配（DCA）和混合信道分配（HCA）。信道分配过程一般包括呼叫接入控制、信道分配、信道调整三个步骤，不同的信道分配方案在这三个步骤中有所区别。

混合信道

组成部分

HCA方案将所有的信道分为两部分：一部分信道固定配置给某些小区，即部分信道隔离；另一部分信道则保留在中心存储区中，为系统中的所有用户所共享，即部分信道共享。HCA是FCA和DCA的折中，故成为混合分配。（关于FCA和DCA参见相应词条）

包含内容

HCA主要的方案包括：信道重排序HCA和呼叫到达无可用信道时排队（代替阻塞）的HCA方案。

Transport IP、BLE、Thread三种方式都测吗?

Transport IP?

网络 运输层(Transport)

BLE?

以下是百度词条的解释

蓝牙低能耗(个人局域网技术) 蓝牙低能耗（Bluetooth Low Energy，或称Bluetooth LE、BLE，旧商标BluetoothSmart）也称低功耗蓝牙，是蓝牙技术联盟设计和销售的一种个人局域网技术，旨在用于医疗保健、运动健身、信标、安防、家庭娱乐等领域的新兴应用。 相较经典蓝牙，低功耗蓝牙旨在保持同等通信范围的同时显著降低功耗和成本。

BLE 的英文名全称为 Bluetooth Low Energy，中文名称为蓝牙低功耗。主要特点为低成本、超低功耗、短距离、标准接口和可互操作性强，并且工作在免许可的 2.4GHz ISM 射频段。

BLE协议栈的配置

下图是 BLE协议栈的配置

1、PHY层：1Mbps自适应跳频GFSK（高斯频移键控），运行在免证的2.4GHz频段。

2、连接层 LL：控制芯片工作在standby（准备）、advertising（广播）、scanning（监听扫描）、initiating（发起连接）、connected（已连接）这五个状态中的一种。发起连接的设备变为master（主机），接受连接请求的设备变为slave（从机）。

3、主机控制层 HCI：向上为主机提供软件应用程序接口（API），对外为外部硬件控制接口，可以通过串口、SPI、USB来实现设备控制。

4、逻辑链路控制与适配协议 L2CAP层：为上层提供数据封装服务，允许逻辑上的端到端数据通信。

5、安全管理层 SM：提供配对和密匙分发服务，实现安全连接和数据交换。

6、通用访问配置文件 GAP层：直接与应用程序或配置文件（profiles）通信的接口，处理设备发现和连接相关服务。另外还处理安全特性的初始化。

7、属性协议层 ATT：导出特定的数据（称为属性）到其他设备，允许设备向另外一个设备展示一块特定的数据，称之为"属性"，展示属性的设备称为server，预支配对的设备称为client。

8、通用属性配置文件 GATT：定义了使用ATT的服务框架和配置文件（profiles）的结构。BLE中所有的数据通信都需要经过GATT。

BLE的两种芯片架构

蓝牙低功耗架构共有两种芯片构成：单模芯片和双模芯片。蓝牙单模器件是蓝牙规范中新出现的一种只支持蓝牙低能耗技术的芯片——是专门针对ULP操作优化的技术的一部分。蓝牙单模芯片可以和其它单模芯片及双模芯片通信，此时后者需要使用自身架构中的蓝牙低能耗技术部分进行收发数据。双模芯片也能与标准蓝牙技术及使用传统蓝牙架构的其它双模芯片通信。

双模芯片可以在使用标准蓝牙芯片的任何场合使用。这样安装有双模芯片的手机、PC、个人导航设备（PND）或其它应用就可以和市场上已经在用的所有传统标准蓝牙设备以及所有未来的蓝牙低能耗设备通信。然而，由于这些设备要求执行标准蓝牙和蓝牙低能耗任务，因此双模芯片针对ULP操作的优化程度没有像单模芯片那么高。

BLE和主机设备的连接步骤

第一步：通过扫描，试图发现新设备

第二步：确认发现的设备没有而已软件，也没有处于锁定状况

第三步：发送IP地址

第四步：收到并解读待配对设备发送过来的数据

第五步：建立并保存连接

Thread?

以下是百度词条的解释

线程（英语：thread）是操作系统能够进行运算调度的最小单位。它被包含在进程之中，是进程中的实际运作单位。一条线程指的是进程中一个单一顺序的控制流，一个进程中可以并发多个线程，每条线程并行执行不同的任务。在Unix System V及SunOS中也被称为轻量进程（lightweight processes），但轻量进程更多指内核线程（kernel thread），而把用户线程（user thread）称为线程。 线程是独立调度和分派的基本单位。线程可以为操作系统内核调度的内核线程，如Win32线程；由用户进程自行调度的用户线程，如Linux平台的POSIX Thread；或者由内核与用户进程，如Windows 7的线程，进行混合调度。 同一进程中的多条线程将共享该进程中的全部系统资源，如虚拟地址空间，文件描述符和信号处理等等。但同一进程中的多个线程有各自的调用栈（call stack），自己的寄存器环境（register context），自己的线程本地存储（thread-local storage）。 一个进程可以有很多线程，每条线程并行执行不同的任务。 在多核或多CPU，或支持Hyper-threading的CPU上使用多线程程序设计的好处是显而易见，即提高了程序的执行吞吐率。在单CPU单核的计算机上，使用多线程技术，也可以把进程中负责I/O处理、人机交互而常被阻塞的部分与密集计算的部分分开来执行，编写专门的workhorse线程执行密集计算，从而提高了程序的执行效率。

HAT是什么？

高性能计算｜网络系统与存储系统

高性能计算集群中一般采用专用高速网络，如 InfiniBand 网络，也有采用以太网（千兆网、万兆网）的系统。以太网性能较差，只适合于对网络要求比较低的应用中，如果每个节点配置两个以太网，可以采用双网卡绑定的方法提高性能，性能可以提高 50%∼80%。

InfiniBand 网络

InfiniBand（简称 IB）是一个统一的互联结构，既可以处理存储 I/O、网络 I/O，也能够处理进程间通信 （IPC）。它可以将磁盘阵列、SANs、LANs、服务器和集群服务器进行互联，也可以连接外部网络（比如 WAN、VPN、互联网）。设计 InfiniBand 的目的主要是用于企业数据中心，大型的或小型的。目标主要是实现高的可靠性、可用性、可扩展性和高的性能。InfiniBand 可以在相对短的距离内提供高带宽、低延迟的传输，而且在单个或多个互联网络中支持冗余的 I/O 通道，因此能保持数据中心在局部故障时仍能运转。

InfiniBand 的网络拓扑结构如上所示，其组成单元主要分为四类：

1. HCA（Host Channel Adapter）：连接内存控制器和 TCA 的桥梁
2. TCA（Target Channel Adapter）：将 I/O 设备 （例如网卡、SCSI 控制器） 的数字信号打包发送给HCA
3. InfiniBand link：连接HCA 和 TCA 的光纤，InfiniBand 架构允许硬件厂家以 1 条、4 条、12 条光纤 3 种方式连结 TCA 和HCA
4. 交换机和路由器：无论是 HCA 还是 TCA，其实质都是一个主机适配器，它是一个具备一定保护功能的可编程 DMA（Direct Memory Access，直接内存存取）引擎。

在高并发和高性能计算应用场景中，当客户对带宽和时延都有较高的要求时，可以采用 IB 组网：前端和后端网络均采用 IB 组网，或前端网络采用 10Gb 以太网，后端网络采用 IB。由于 IB 具有高带宽、低延时、高可靠以及满足集群无限扩展能力的特点，并采用 RDMA 技术和专用协议卸载引擎，所以能为存储客户提供足够的带宽和更低的响应时延。

IB 工作模式共有 7 种，分别为： （1）SRD（Single Data Rate）：单倍数据率，即 8Gb/s； （2） DDR （Double Data Rate）：双倍数据率，即 16Gb/s； （3）QDR （Quad Data Rate）：四倍数据率， 即 32Gb/s；（4）FDR （Fourteen Data Rate）：十四倍数据率，56Gb/s； （5）EDR （Enhanced Data Rate）：100 Gb/s； （6）HDR （High Data Rate）：200 Gb/s； （7）NDR （Next Data Rate）：1000 Gb/s+。

IB 通信协议

InfiniBand 与 RDMA

InfiniBand 发展的初衷是把服务器中的总线给网络化。所以 InfiniBand 除了具有很强的网络性能以外还直接继承了总线的高带宽和低时延。大家熟知的在总线技术中采用的 DMA（Direct Memory Access） 技术在InfiniBand 中以 RDMA（Remote Direct Memory Access） 的形式得到了继承。这也使 InfiniBand 在与 CPU、内存及存储设备的交流方面天然地优于万兆以太网以及 Fibre Channel。可以想象在用 InfiniBand 构筑的服务器和存储器网络中任意一个服务器上的 CPU 可以轻松地通过 RDMA 去高速搬动其他服务器中的内存或存储器中的数据块，而这是 Fibre Channel 和万兆以太网所不可能做到的。

InfiniBand 与其他协议的关系

作为总线的网络化，InfiniBand 有责任将其他进入服务器的协议在 InfiniBand 的层面上整合并送入服务器。基于这个目的， 今天 Volatire 已经开发了 IP 到 InfiniBand 的路由器以及 Fibre Channel 到 InfiniBand 的路由器。这样一来客观上就使得几乎所有的网络协议都可以通过 InfiniBand 网络整合到服务器中去。这包括 Fibre Channel， IP/GbE， NAS， iSCSI 等等。另外 2007 年下半年 Voltaire 将推出万兆以太网到 InfiniBand 的路由器。这里有一个插曲： 万兆以太网在其开发过程中考虑过多种线缆形式。最后发现只有Infiniband 的线缆和光纤可以满足其要求。最后万兆以太网开发阵营直接采用了 InfiniBand 线缆作为其物理连接层。

InfiniBand 网络性能可以使用 IMB 测试程序进行测试，IB 通信协议使用方法见 MPI 介绍的章节。

基于 InfiniBand 的HPC 应用优化

MPI 规范的标准化工作是由 MPI 论坛完成的，其已经成为并行程序设计事实上的工业标准。最新的规范是 MPI3.0，基于 MPI 规范的实现软件包括 MPICH 和 OpenMPI。MPICH由美国阿贡国家实验室和密西西比州立大学联合开发，具有很好的可移植性。MVAPICH2、Intel MPI、Platform MPI 都是基于 MPICH 开发的。OpenMPI 由多家高校、研究机构、公司共同维护的开源 MPI 实现。

在 HPC 领域，并行应用程序通常基于 MPI 开发。因此要优化 HPC 应用程序，了解 MPI 实现的特性是非常关键的。

MPI 通信协议

MPI 通信协议大体可以分为两类：Eager 协议与 Rendezvous 协议。

1. Eager 协议：该模式下发送进程将主动发送信息到接收进程，而不会考虑接受进程是否有能力接受信息。这就要求接受进程预先准备足够的缓存空间来接受发送过来的信息。Eager 协议只有非常小的启动负荷，非常适合对延迟要求高的小消息发送。Eager 协议下，可以采用 InfiniBand Send/Recv 或 RDMA 方式发送消息来实现最佳性能。
3. Rendezvous 协议：与 Eager 模式相反，该模式下 Rendezvous 协议会在接收端协调缓存来接受信息。通常适用于发送比较大的消息。该情况下，发送进程自己不能确认接收进程能够有足够的缓存来接受要发送的信息，必须要借助协议和接收端协调缓存之后才会发送信息。

Rendezvous 协议与 Eager 协议本身并不局限于 RDMA 操作，可以运行 Socket、RDMA Write 与 RDMA Read。然而 Socket 操作中需要多个消息拷贝过程从而大幅降低通信性能，并且无法实现计算与通信的重叠。RDMA Write 和 Read 通过零拷贝与内核旁路，实现更高性能的同时可以将计算通信操作同步叠加运行。

发送端首先发送 Rndz_start 控制指令到接收端，接收端随后返回另外一个控制指令 Rndz_reply，该指令包含接收端应用程序的缓存信息和访问其内存地址的 key 信息。发送端收到指令后调用 RMDA_Write 将数据直接写入接收端应用程序的缓存，消息发送完成之后，发送端会发出 Fin 指令到接收端告知自己已经将整个信息放入到接收端的应用缓存中。Rendezvous 模式的好处是在没有确切得知发送消息的信息之前，没有预先的 Pre-pin 缓存，因此它是相对于 Eager 模式更节约内存的一种方式。相对负面的是其多重操作会增加通信延迟。因此更适合传输相对占用内存的大消息。

Eager 协议在消息大小小于 16KB（在 MVAPICH2 中的默认 Eager 阈值）时都可以提供更低的通信延迟，但在消息大小大于 Eager 阈值后，Rendezvous 模式的优势开始显现。

MPI 函数

前面介绍的 MPI 底层协议会对所有 MPI 通信产生影响。具体到上层的 MPI 函数还会设计另一层的优化。 MPI 函数分为集群（collective）通信与点对点（point to point）通信。不同的 MPI 实现对集群通信与点对点通信略有差异。因此针对不同的 MPI 实现所采取的优化方式也存在差异。

1. 点对点通信：MPI 定义了超过 35 个点对点通信函数。最主要的包括 MPI_Send、MPI_Recv、MPI_Sendrecv、MPI_Isend、MPI_Irecv、MPI_Probe、MPI_Iprobe、MPI_Test、MPI_Testall、MPI_Wait、MPI_Waitall 等。
2. 集群通信：MPI_Allgather、MPI_Allgatherv、MPI_Allreduce、MPI_Alltoall、 MPI_Alltoallv、MPI_Barrier、MPI_Bcast、MPI_Gather、MPI_Gatherv、MPI_Reduce、MPI_Scatter、MPI_Scatterv 等 。

MPI 基于不同网络的性能对比

性能结果显示，从两台服务器开始，InfiniBand 就可以提供比以太网更高的性能。当在 8 个服务器节点时，InfiniBand 能够提供双倍于以太网的性能，随着节点数的增加，InfiniBand 相对于以太网的优势进一步扩大，在 16 个节点时，基于 InfiniBand 的 NAMD 性能是以太网性能的 1.5 倍。从 4 个节点开始，基于以太网的 NAMD 性能增长就非常缓慢。万兆以太网与 4万兆以太网提供相同的 NAMD 性能，其性能高于千兆以太网，但相对 InfiniBand 性能远远落后。要充分发挥 HPC 系统的性能与效率，InfiniBand 网络是不可替代的核心技术。

存储系统

存储网格

DAS

直接连接存储 （Direct Attached Storage，DAS），是指将外置存储设备通过连接电缆，直接连接到一台计算机上。