[发明专利]一种高速的网络数据传输方法

说明书

本发明公开了一种高速的网络数据传输方法，解决用户态应用收发网络数据冗杂处理的问题，以飞思卡尔DPAA硬件为基础，设计一种DPAA服务进程，负责以太网口和用户态应用之间数据转发。绕过调用以太网驱动，在用户态调用缓存管理接口和列队管理接口操作DPAA硬件收发网络数据；利用网络处理器的硬件资源实现精简网络协议栈，加快了数据包处理；DPAA服务进程和用户态应用共享内存，在收发数据时仅需在消息队列中交换彼此的数据指针，实现内核态和用户态数据包的零拷贝，省去传统Linux系统收发网络数据时的IO调用、内核执行线程上下文切换、用户态应用访问数据缓存时的IO拷贝等冗杂处理，在用户态应用和硬件之间提供了一个很薄很高效的层，提高了网络数据处理速度。

技术领域

本发明涉及计算机网络数据传输领域，特别是涉及一种高速网络数据传输的实现方案。

背景技术

DPAA(Data Path Acceleration Architecture)是飞思卡尔QorIQ平台的数据加速路径架构，支持在平台内部处理特定数据流的路由并管理相关数据流处理任务。DPAA的主要模块包括列队管理器，缓存管理器和数据帧管理器。列队管理器负责管理CPU，网络接口和硬件加速器之间的数据队列，以队列的方式来管理数据，具有拥塞管理、队列的优先级调度和包排序、顺序恢复的功能；缓存管理器主要提供缓存池管理功能，软件分配合适的缓存给缓存管理器管理；数据帧管理器是一个硬件帧加速器，它支持数据报文的解析，分类和分发(PCD)，数据帧管理器是网络数据的进出口，帮助实现负载均衡和Qos等功能，并集合了以太网功能。

目前LTE基站设备均通过套接字的方式来实现网络数据的收发，这种传统的Linux数据收发模式在处理数据包时，主要采用在内核态收发数据包，再交给内核协议栈处理。在该过程中，系统需要调用IO、在内核执行线程上下文切换、用户空间应用访问数据缓存时，需要进行IO拷贝等，这一系列的操作都会不同程度降低用户态应用对网络数据的收发速率。

发明内容

本发明为了解决用户态应用收发网络数据冗杂处理的问题，以飞思卡尔的DPAA硬件为基础，发明了一种高速网络数据传输的方法，设计一种DPAA服务进程，负责以太网口和用户态应用之间的数据转发，在用户态实现网络数据包收发，以达到网络数据的加速处理的目的。

本发明采用的技术方案为：

一种高速的网络数据传输方法，其特征在于，包括初始化、上行数据接收和下行数据发送三个过程，具体包括以下步骤：

初始化：

步骤一：DPAA服务进程的初始化模块获取配置信息，通过数据帧管理接口配置以太网口的IP地址和数据帧管理器的解析、分类和分发策略；内存管理模块为缓存管理器提供一块内存池，并从内存池动态获取一部分缓存，形成缓存池；所述的配置信息包括CPU绑定信息、以太网口的IP地址和数据帧管理器的解析、分类和分发策略；

上行数据接收：

步骤二：数据帧管理器的以太网口接收到与该网口相同IP地址的网络数据后，通过缓存管理器向内存池申请一个或多个缓存以存储网络数据；数据帧管理器根据解析、分类和分发策略对内存池内存储的网络数据进行解析和分类，将用户关心的网络数据推送到列队管理器，并向列队管理器发起一个入队请求；所述的入队请求包含帧队列ID；

步骤三：列队管理器接收到数据帧管理器的入队请求后，根据帧队列ID将用户关心的网络数据通过列队管理器的软件入口推送到对应的CPU；

步骤四：CPU根据CPU绑定信息找到对应的DPAA服务进程后，DPAA服务进程的以太网收发接口调用列队管理接口接收网络数据，并将网络数据发送到DPAA服务进程的精简网络协议栈；

步骤五：精简网络协议栈对网络数据的首部进行解析，并利用DPAA平台硬件资源对解析后的网络数据进行校验和的检验，获得用户数据，将用户数据发送至DPAA服务进程的用户态应用接口；