[发明专利]一种零拷贝缓冲区队列网络数据接收的管理方法

权利要求书

1.一种零拷贝缓冲区队列网络数据接收的管理方法，其特征在于，所述方法包括如下操作步骤：

A、在用户空间分配连续的内存作为报文的DMA缓冲区；

B、在内核驱动中建立缓冲区的控制句柄，把缓冲区划分为4个环形队列来管理，发送和接收报文有两个队列，避免使用互斥锁，在控制句柄中设置DMA物理地址表，计算并保存每个DMA缓冲区的物理地址；

C、应用程序通过接口库映射控制句柄，实现对缓冲区的操作；

D、接收报文时，驱动从接收报文的空缓冲区队列取出一个空缓冲区索引，查找物理地址表，把空缓冲区的物理地址写入网卡，当网卡把缓冲区填充了报文后，驱动把填满报文的缓冲区索引放入满缓冲区队列，应用从满缓冲区队列取出一个填充了报文的缓冲区，分析报文内容后把缓冲区放入空缓冲区队列。

2.如权利要求1所述的零拷贝缓冲区队列网络数据接收的管理方法，其特征在于，所述操作步骤A具体操作过程如下：

A1、应用程序用一系列参数调用接口库打开设备函数，参数中有应用所需要的报文缓冲区的总容量，以及其中发送缓冲区占的百分比；

A2、接口库函数根据缓冲区参数申请一片连续的内存，但不对这片内存划分缓冲区队列，不构造管理结构，而是把缓冲区地址和参数传给内核驱动。

3.如权利要求1所述的零拷贝缓冲区队列网络数据接收的管理方法，其特征在于，所述操作步骤B具体操作过程如下：

B1、内核驱动根据缓冲区内存的大小计算管理句柄的大小，申请一片连续的空间作为句柄结构；

B2、驱动根据缓冲区参数，初始化句柄中的4个队列，把整个缓冲区内存划分为多个2K字节大小的缓冲区，把每个缓冲区的索引保存在句柄的队列中，从而可以通过句柄控制用户空间的整个缓冲区内存，因为句柄中的队列会被应用和驱动同时访问，接收和发送分别实现两个队列，可以避免使用互斥锁，减少系统开销；

B3、驱动根据缓冲区大小构造缓冲区的物理地址表，把每个缓冲区的物理地址计算出来保存到表中，以便设置网卡DMA时使用；

B4、驱动把句柄物理地址返回给接口库函数。

4.如权利要求1所述的零拷贝缓冲区队列网络数据接收的管理方法，其特征在于，所述操作步骤C具体操作过程如下：

C1、接口库函数根据驱动返回的句柄的物理地址，通过内存映射把句柄映射到用户空间；

C2、接口库函数通过验证句柄开始和结束部分的魔数magic number，确认句柄映射是否成功；

C3、接口库获得句柄后，可以通过句柄操作缓冲区队列。

5.如权利要求1所述的零拷贝缓冲区队列网络数据接收的管理方法，其特征在于，所述操作步骤D具体操作过程如下：

D1、驱动从句柄中的空缓冲区队列取出一个空缓冲区的索引；

D2、驱动根据索引查找缓冲区物理地址表，得到缓冲区的物理地址；

D3、驱动把缓冲区物理地址写入硬件网卡，由网卡填充报文并发中断信号给驱动；

D4、驱动响应网卡中断，把填充了报文的缓冲区索引放入句柄中的满缓冲区队列，供应用取出使用；

D5、应用通过接口库中映射的句柄结构访问缓冲区队列，从漫缓冲区中取出一个填充了报文的缓冲区的索引；

D6、应用根据索引获得缓冲区，分析缓冲区里面的报文；

D7、应用把分析完的缓冲区放入空缓冲区队列，以便驱动取出使用。