[发明专利]一种高效的面向长消息的计算机网络通信方法

摘要

一种高效的面向长消息计算机网络通信方法，当不同计算机间的进程需要进行长消息传递时，进行如下步骤的操作：①预留小部分物理内存作为共享通信缓冲区；②发送方进程从预留的空闲物理内存申请共享通信缓冲区；③把网络接口映射到用户空间，使发送方进程能够直接访问网络接口；④发送方进程把待发数据拷贝到共享通信缓冲区；⑤在发送方进程把部分待发数据拷贝到共享通信缓冲区后，发送方网卡通过DMA把发送方共享通信缓冲区的数据写入到网卡发送缓冲区；⑥接收方网卡在部分数据写入共享通信缓冲区后，请求通信软件处理；⑦通信软件向上层的接收方进程发送数据已接收到的信号，请求接收方进程处理；⑧接收方进程拷贝共享通信缓冲区中的数据到目的地址。本发明的技术效果是：减少了网卡多次启动DMA的开销，显著加快了长消息的通信速率；又采用用户态内存拷贝与网卡DMA流水并行的方法，减少内存拷贝的代价。

主权项

1. 一种高效的面向长消息计算机网络通信方法，其特征在于当不同计算机间的进程需要进行长消息传递时，进行如下步骤的操作：①为了预留物理内存，在Linux操作系统启动的配置文件中指定系统启动时初始化物理内存的数量，这样在系统重启后就可以预留部分物理内存；②发送方进程从预留的空闲物理内存申请共享通信缓冲区；③通信软件从预留的物理内存为发送方进程分配所需共享通信缓冲区，并把分配的该段内存映射到用户空间，这样发送方进程就可以获得该内存的虚拟地址并且访问该共享通信缓冲区，同时把网络接口映射到用户空间，使发送方进程能够直接访问网络接口；发送方进程把待发数据拷贝到共享通信缓冲区，在部分数据拷贝到共享通信缓冲区后，启动发送操作，这里我们采用了流水并行的技术，使待发数据到共享通信缓冲区的拷贝操作，与共享通信缓冲区数据到网卡发送缓冲区的写入操作同时进行，这样可以把用户态数据拷贝的部分时间隐藏在网卡DMA把数据写入网卡发送缓冲区的时间之中，由于物理内存速度快于PCI速度，这样不会出现速度不匹配的现象；发送方网卡通过DMA把发送方共享通信缓冲区的数据写入到网卡发送缓冲区；接收方网卡通过DMA把网卡接收缓冲区的数据写入接受方共享通信缓冲区，在部分数据写入共享通信缓冲区后，向上层发送数据已接收到的信号，请求通信软件处理；通信软件对网卡发送的“数据已接收到的信号”作相应处理，然后向上层的接收方进程发送数据已接收到的信号, 请求接收方进程处理；接收方进程拷贝共享通信缓冲区中的数据到目的地址，类似于发送方，这里接收方也采用了流水并行的技术，使共享通信缓冲区到目的地址的拷贝操作，与网卡接收缓冲区到共享通信缓冲区数据的写入操作同时进行，这样在接收方也可以把用户态数据拷贝的部分时间隐藏在网卡通过DMA把数据写入共享通信缓冲区的时间之中。