[发明专利]一种内核多线程直接存储驱动实现方法

摘要

本发明公开了一种内核多线程直接存储驱动实现方法，此方法主要用于提高存储系统存储速度及速度稳定性，实现了连续的高速DMA存储，相对传统数据存储驱动实现方法，所有数据操作都在内核中，避免了将大量数据通过copy_to_user函数从内核空间拷贝到用户空间，避免了频繁的在内核模式和用户模式之间的切换，另外内核线程拥有较高的优先级，从而使得数据的传输速度更稳定、速度更快、实时性更强；将多次DMA的数据缓存到一个大内存，避免了频繁向硬盘写入小文件，提高了硬盘存储速度。

主权项

一种内核多线程直接存储驱动实现方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一、应用程序在文件存储路径文件中写入默认路径，然后置DDMACR即设备DMA状态控制器准备开始存储位为1，准备开始存储数据，FPGA检测到此位为1后开始准备数据，当数据达到一次DMA数据量时，置DDMACR数据准备好位为1，应用程序调用ioctl函数查询此位，数据准备好后开始DMA，应用程序进入睡眠状态；步骤二、在驱动初始化时申请两个DMA缓存区并设置好DMA写操作初始值，同时初始化两个内核线程，一个写文件线程，一个开始下次DMA线程；在此步骤中，使用pci_alloc_consistent()函数或__get_free_pages(unsigned int flags,unsigned int order)函数申请两个DMA缓冲区并重映射，sema_init()初始化开始下次DMA信号量和写文件信号量，在驱动中由kthread_create()创建写文件线程和开始下次DMA线程，然后kthread_bind()绑定到特定CPU核心，最后wake_up_process()运行线程；也可由kthread_run()创建线程并直接运行；步骤三、DMA完成时，进入中断处理程序，清中断后，通过指针交换，切换DMA内核缓冲区，然后释放开始下次DMA信号量和写文件信号量；在此步骤中根据标识状态交换下个周期读出数据的DMA缓存区和写入数据的DMA缓存区，并对标识状态取反；步骤四、开始下次DMA线程收到开始下次DMA信号量后，检测数据准备好位，为真时启动下次DMA；此步骤中轮询数据准备好位，为真时调用ioctl函数写DMA开始位，启动下次DMA；步骤五、写文件线程申请两个大缓存，收到写文件信号量时，将已完成DMA缓冲区的数据缓存到一个大的内核缓存中，大缓存大小是DMA缓存的N倍，大缓存满时，切换到另一个大缓存；此步骤中根据标识状态将DMA缓存数据写入其中一个大缓存中并对写入次数计数，当大于N时切换到另一个大缓存并对标识状态取反；步骤六、已满大缓存由内核线程写入到默认路径下依自定义格式所建文件中，当存储达到指定次数M后，关闭文件并新建另一个文件；此步骤中第一次进入线程时用filp_open(filename,O_RDWR,0644)打开存储默认路径位置，fs＝get_fs()；保存线程原来寻址范围，set_fs(KERNEL_DS)；扩大线程寻址范围至内核空间，调用filp‑>f_op‑>read()读取默认路径，set_fs(fs)设置寻址范围为原值，filp_close关闭默认路径文件；步骤六按自定义规则filp＝filp_open(filename,O_CREAT|O_RDWR|O_NONBLOCK,0644)新建并非阻塞打开新建文件，fs＝get_fs()；保存线程原来寻址范围，set_fs(KERNEL_DS)；扩大线程寻址范围至内核空间，根据标识状态将已满大缓存数据写入文件中并记录写入次数，写入函数调用内核态写文件函数如vfs_write()和filp‑>f_op‑>write()，当写入次数达到M次后，set_fs(fs)设置寻址范围为原值，filp_close关闭文件，重复步骤六。