[发明专利]一种Linux下基于网卡驱动的零拷贝以太网报文捕获及发送的实现方法

权利要求书

1.一种Linux下基于网卡驱动的零拷贝以太网报文捕获及发送的实现方法，其特征是它包括以下步骤:

首先，在内核态报文驱动模块中建立捕包队列、报文释放队列、报文缓存队列及发送队列以实现对报文的管理，并创建相应的报文填充线程、报文释放线程及报文发送线程； 

其次，在加载网卡驱动且打开相应的网卡设备时，立即向前述报文驱动模块进行网卡设备注册，获得相应的报文发送接口；

第三，在用户进程中将整个物理内存映射到用户空间，使得用户进程可以直接访问整个物理内存；

第四，当用户进程需要进行报文捕获或者发送时，通过Linux下的/proc文件项方式通知内核态报文驱动模块进行初始化工作，创建相应资源及记录用户进程的初始配置，初始化成功后，用户进程即可进程报文捕获及发送；

最后，采用物理地址在用户态和内核态之间进行数据交互，在用户态使用过程中将用户态的物理地址转换为虚拟地址，在内核态使用过程时，将内核态的物理地址其转换为内核虚拟地址，以实现零拷贝的以太网报文捕获及发送。

2.根据权利要求1所述的Linux下基于网卡驱动的零拷贝以太网报文捕获及发送的实现方法，其特征是所述的报文填充线程负责申请报文缓存，并将报文指针的物理地址放入报文缓存队列；所述的报文释放线程负责从报文释放队列中取出待释放报文指针，并相应缓存释放；所述的报文发送线程负责从报文发送队列中取出待释放报文指针，并将该报文发送出去；当网卡接收到报文，网卡驱动将报文上送到报文驱动模块，报文驱动模块将报文指针的物理地址放入相应的捕包队列中。

3.根据权利要求1所述的Linux下基于网卡驱动的零拷贝以太网报文捕获及发送的实现方法，其特征是所述的用户进程通过dmesg启动信息或者/proc/iomem文件获取到当前物理地址的最大值，并将当前进程空间使用的内存大小设置为无限制，同时根据获取到的最大物理地址使用mmap将整个物理内存映射到用户进程空间。

4.根据权利要求1所述的Linux下基于网卡驱动的零拷贝以太网报文捕获及发送的实现方法，其特征是所述的内核报文驱动模块注册初始化/proc文件项及其读写方法，然后由用户进程打开初始化/proc文件项，并向所述的初始化/proc文件项中写入初始配置项；内核态报文驱动模块获取到初始配置后，分配相应资源，设置捕包配置；内核初始化成功后，用户进程获取映射相应资源到用户空间，则用户进程可以通过相应资源捕获及发送报文。

5.根据权利要求1所述的Linux下基于网卡驱动的零拷贝以太网报文捕获及发送的实现方法，其特征是所述的报文捕获方法是：当报文到达网卡时，网卡驱动接收报文并将其上送到报文驱动模块，报文驱动模块将报文的物理地址放入捕包队列中，用户进程从捕包队列中取到报文的物理地址，转换为用户进程空间的虚拟地址，即可实现对报文数据的访问。

6.根据权利要求1所述的Linux下基于网卡驱动的零拷贝以太网报文捕获及发送的实现方法，其特征是所述的报文发送方法是：当用户进程需要发送报文时，首先从报文缓存队列中取出一个报文缓存的物理地址，转换为用户进程的虚拟地址，填充要发送的报文内容，然后将该报文物理地址放入相应发送队列，内核报文驱动模块从发送队列中取出待发送报文的物理地址，将其转换为内核态虚拟地址，调用网卡设备的发送接口，即可将该报文发送出去。