[发明专利]数据零拷贝文件的移动方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种数据零拷贝文件的移动方法，具体涉及一种为了防止由 CPU进行的、在用户区域和内核区域间的数据拷贝，通过共享内核区域内存 在的缓存页面、进行资源设备/目标设备(例如，磁盘，网卡)间的文件移 动，降低由于将数据拷贝到用户区域的CPU负荷及由此产生的费用，使得提 高其整体性能的数据零拷贝文件的移动方法。

背景技术

在如多媒体流服务器这样接收大容量的文件的移动请求的系统中，伴随 着文件的大容量化，存在数据的处理费用增加的问题，由此，CPU的可用性 成为重要的问题。

也就是说，随着文件的移动而进行的数据处理量增多，在用户区域和内 核区域间数据拷贝以及呼叫系统的呼出费用增加，每单位运算的CPU的使用 率减少，但现在提出了解决其的各种方法。

更详细地说，一般为了移动文件，不得不反复对呼叫系统进行呼出，但 每次呼出时，就会产生两次由CPU进行的用户区域/内核区域间数据拷贝和 处理(process)的环境切换(context switching)。这是，使CPU资源的费用 增加的演算，并且，在处理多数的大容量数据移动请求的系统的立场上来看， 使其负荷加重。

为了解决这样的情况，分别以硬件性方式和软件性方式开发了通过数据 零拷贝方式的文件的移动技术。

其中，硬件性方式主要在网卡领域的研究比较多，是通过将存在于网卡 中的存储器连接到存在于用户区域的一定区域的地址空间，由此，发送到网 络的数据不会被拷贝到内核区域内，而是从用户区域直接向网络设备拷贝和 发送的方式。此时，所述数据拷贝不以CPU而是以DMA(Direct Memory Access)的方式被拷贝。

而且，软件性方式主要通过将用户区域的一定地址空间和分配给内核区 域的一定存储区域相互连接，将被指定的存储区域内的数据不在用户区域或 内核区域内拷贝，可以直接接触的方式。

这些方式都是通过所指定的存储区域间重映射(re-mapping)而进行， 因此，为了使用这些方式，在存储区域中要求追加的管理的问题，如对被指 定的存储区域的生成过程、请求进行处理的存储器的分配和解除。

以下，对以往的技术的、用于进行用户区域和内核区域间的文件移动的 方法进行说明。

图1是用于说明使用了有关以往技术的用户区域和内核区域间数据拷贝 的文件移动方式的一个实施方式的图。

内核在进行一般的文件移动运算时，位于用户区域的应用程序103请求 读出文件，并从内核分配用于读出在资源设备101中所存储的数据的页面 105。此时，在资源(source)设备101为网卡的情况下，分配套接缓存器107。 接着，通过DMA方式从资源设备101向所述被分配的页面105或套接缓存 器107上拷贝一次数据后，通过CPU，所述页面105或套接缓存器107内的 数据被二次拷贝110、114到用户缓存器104上。

之后，在用户区域中，对存储在所述用户缓存器104中的数据请求移动 到目标(target)设备100，因此，从内核分配出页面106或套接缓存器108。 接着，通过CPU，存储在用户缓存器104的数据一次拷贝到所述被分配的页 面106或套接缓存器108后，通过DMA方式，二次拷贝112，116到目标设 备100上。

在所述拷贝过程中，移动对象文件中所包含的全部的数据，在用户区域 内以所分配的存储区域反复进行移动，但是，每次文件从内核区域到用户区 域或者以相反的情况进行移动时，就会产生该处理的环境切换。接着，所述 用户区域的请求是表示呼叫系统的呼出，为了将一定单位的文件内的数据在 设备(磁盘、网卡等)间移动，需要两次CPU的拷贝和两次呼叫系统的呼出。

以下，对于有关文件移动的现有技术，举出具体例进行说明。