[发明专利]一种网卡驱动系统

说明书

本发明的一种网卡驱动系统涉及一种驱动模块，具体为在用户空间编制的网卡驱动模块，目的是为了克服的现有Linux系统在当数据流量速率达到一定值的时候，可能会被中断淹没，从而造成CPU资源的浪费问题，包括用户空间输入输出驱动模块和环缓冲区模块；用户空间输入输出驱动模块和环缓冲区模块均配置于操作系统的用户空间内部；且应用模块与网卡之间通过环缓冲区模块和用户空间输入输出驱动模块传输数据帧；应用模块是用户空间内进行数据处理的功能单元。

技术领域

本发明涉及一种驱动模块，具体为在用户空间编制的网卡驱动模块。

背景技术

现有的Linux系统中，当网络设备检测到数据帧过来的时候，会使用DMA(DirectMemoryAccess，直接内存访问)将帧发送到预先分配好的内核缓冲区里面，然后更新相应的接收描述符环，之后产生中断通知有数据帧过来。Linux系统会进行相应的响应，然后更新相应的描述符环，再将接收到的数据帧交给内核中的网络堆栈进行处理，网络堆栈处理完之后会将相应的数据拷贝到相应的套接字，从而数据被复制到了用户空间，应用程序就可以使用这些数据：

在发送的时候，一旦应用程序处理完了数据，会通过一个系统调用将数据写入到套接字，将数据从用户空间拷贝到内核空间的缓冲区，交由网络堆栈进行处理，网络堆栈根据需要对数据进行封装并调用网卡设备的驱动程序，网卡设备驱动程序会更新传输描述符环，然后向网卡设备告知有数据帧需要传输。网卡设备会将数据帧从内核中的缓冲区拷贝到自己的缓冲区中并发送到网络链路上，传送到链路上之后，网卡设备会通过一个中断告知成功发送，然后内核会释放相应的缓冲区。

由于Linux系统是通过中断的方式告知CPU有数据包过来的，当网络的流量越来越大，Linux系统会浪费越来越多的时间去处理中断，当流量速率达到一定值(10G)的时候，Linux系统可能会被中断淹没，从而造成CPU资源的浪费。

发明内容

本发明的目的是为了克服的现有Linux系统在当数据流量速率达到一定值的时候，可能会被中断淹没，从而造成CPU资源的浪费问题，提供了一种网卡驱动系统。

本发明的一种网卡驱动系统，包括用户空间输入输出驱动模块和环缓冲区模块；

用户空间输入输出驱动模块和环缓冲区模块均配置于操作系统的用户空间内部；且

应用模块与网卡之间通过环缓冲区模块和用户空间输入输出驱动模块传输数据帧；

应用模块是用户空间内进行数据处理的功能单元。

进一步地，用户空间输入输出驱动模块，与网卡中的接收/发送队列模块以及环缓冲区模块连接，用于接收网卡发送的第一数据帧并传输至环缓冲区模块；

环缓冲区模块，与应用模块连接，用于使得应用模块可以读取第一数据帧；

应用模块，用于对第一数据帧中的数据进行处理后生成第二数据帧并传输至环缓冲区模块；

用户空间输入输出驱动模块，还用于读取环缓冲区模块中的第二数据帧并传输至网卡。

本发明的有益效果是：

本发明对Linux用户空间进行细分，增设新的抽象层，编制专用的网卡驱动，减少报文数据包在用户空间和应用空间的多次拷贝，大幅提高了网络设备的数据采集效率，提升了系统对数据包的处理性能。在低主频CPU的嵌入式芯片的网络性能检测上，使用了本发明相关技术的环境较使用DPAA的环境，性能提高了10倍；其中代入实际设备使用时，使用单核CPU的环境提升了6倍，使用双核CPU的环境提升了12倍处理性能。

同时由于本发明是在用户空间中开发驱动，与现有的在内核中开发驱动相比，安全风险大大降低。

附图说明

图1为本发明的一种网卡驱动系统的结构示意图。

具体实施方式