[发明专利]内核态虚拟网络设备的建立方法、及其包发送和接收方法

权利要求书

1.一种内核态虚拟网络设备的建立方法，包括：

步骤1、虚拟机监控机扫描虚拟机用户态调用参数，对于参数中给出的每个虚拟网络设备，保存该虚拟网络设备的基本配置；

步骤2、位于用户态的虚拟机监控机在初始化虚拟机上下文时，初始化虚拟机上下文内核态锁；和

步骤3、来宾机的虚拟网络设备初始化过程中，在映射该设备的I/O端口或I/O内存映射地址时，根据所述虚拟网络设备基本配置，向内核注册虚拟网络设备结构。

2.根据权利要求1所述的内核态虚拟网络设备的建立方法，步骤1中，所述基础配置包括：虚拟网卡类型、虚拟网卡MAC地址和虚拟网卡对应的虚拟DHCP信息中的一个或多个；

所述虚拟网卡对应的虚拟DHCP信息包括：主机IP、虚拟DHCP服务器IP、DNS IP和网关IP中的一个或多个。

3.根据权利要求1所述的内核态虚拟网络设备的建立方法，步骤3中，虚拟网络设备结构除包含所述基本配置外，还包含该设备的I/O端口或I/O内存映射地址。

4.根据权利要求1所述的内核态虚拟网络设备的建立方法，步骤3后还包括：

步骤4、宿主机内核加载时，为无锁化零拷贝接收环和无锁化零拷贝发送环开辟内存区域；

步骤5、宿主机内核加载时，针对无锁化零拷贝接收环、发送环的每个页，对相应的各级页表项的USER位进行置位操作，从而用户态网络包调度程序能够访问所述无锁化零拷贝接收环、发送环；

步骤6、用户态网络包调度程序启动时，通过一个系统调用获取以上无锁化零拷贝接收环和无锁化零拷贝发送环的起始地址，而标识无锁化零拷贝接收环和无锁化零拷贝发送环的头结构根据起始地址和偏离量计算。

5.根据权利要求4所述的内核态虚拟网络设备的建立方法，其中，每个无锁化零拷贝接收/发送环为环结构，包含一个头指针和一个尾指针；

当系统中的进程要往无锁化环中追加网络包时，先检查无锁环是否已满，判断条件为：头指针＝＝(尾指针+环长度+1)％环长度；如果已满则丢弃该包，否则按照尾指针的指示将网络包的内容和接口标识作为环的一项添入环中，并且计算新的尾指针：尾指针＝(尾指针+1)％环长度；

当系统中的进程要从环中读取网络包时，先检查环是否为空，判断条件为：头指针＝＝尾指针；如果为空，则放弃读取操作，否则按照头指针的指示将网络包的内容和接口标识从环中读出，并计算新的头指针：头指针＝(头指针+1)％环长度。

6.一种基于内核态虚拟网络设备的网络包接收方法，所述内核态虚拟网络设备利用权利要求1～5中任一项所述方法建立，所述网络包接收方法包括：

步骤1、当网络包从外接物理网卡经过网桥设备进入TAP设备后，内核将该包和该包的进入接口合并成一个数据段填充入与此物理网卡对应的接收环；

步骤2、网络包调度程序直接从接收环获取网络包的内容和其进入接口标识，并按预定的调度算法进行处理；

步骤3、网络包调度程序将待发送的网络包和目的接口合并成一个数据段填充到发送环；和

步骤4、位于内核的发送处理线程读取发送环，并将网络包按照发送接口标识送达目的地。

7.如权利要求6所述的网络包接收方法，在步骤1之前还包括：

在宿主机操作系统内核启动时，根据外接物理网卡的个数在宿主机内核中创建多个TAP设备；

在宿主机操作系统初始化时，为每个TAP设备建一个网桥设备BRIDGE，将TAP设备和对应的外接物理网卡一起链接到网桥设备上。

8.如权利要求6或7所述的网络包接收方法，其中，所述接收环为无锁化零拷贝接收环，所述发送环为无锁化零拷贝发送环。