[發(fā)明專利]數(shù)據(jù)零拷貝文件的移動方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200610130982.1
• 申請日: 2006-12-28
• 公開（公告）號: CN101063963A
• 公開（公告）日: 2007-10-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姜東宰;金暎鎬;車圭一;金樹永;鄭盛仁;金明俊
• 申請（專利權(quán)）人: 韓國電子通信研究院
• 主分類號: G06F13/28
• 分類號: G06F13/28;G06F12/08
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所
• 代理人: 邵亞麗;李曉舒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種數(shù)據(jù)零拷貝文件的移動方法，具體涉及一種為了防止由 CPU進(jìn)行的、在用戶區(qū)域和內(nèi)核區(qū)域間的數(shù)據(jù)拷貝，通過共享內(nèi)核區(qū)域內(nèi)存 在的緩存頁面、進(jìn)行資源設(shè)備/目標(biāo)設(shè)備(例如，磁盤，網(wǎng)卡)間的文件移 動，降低由于將數(shù)據(jù)拷貝到用戶區(qū)域的CPU負(fù)荷及由此產(chǎn)生的費(fèi)用，使得提 高其整體性能的數(shù)據(jù)零拷貝文件的移動方法。

背景技術(shù)

在如多媒體流服務(wù)器這樣接收大容量的文件的移動請求的系統(tǒng)中，伴隨 著文件的大容量化，存在數(shù)據(jù)的處理費(fèi)用增加的問題，由此，CPU的可用性 成為重要的問題。

也就是說，隨著文件的移動而進(jìn)行的數(shù)據(jù)處理量增多，在用戶區(qū)域和內(nèi) 核區(qū)域間數(shù)據(jù)拷貝以及呼叫系統(tǒng)的呼出費(fèi)用增加，每單位運(yùn)算的CPU的使用 率減少，但現(xiàn)在提出了解決其的各種方法。

更詳細(xì)地說，一般為了移動文件，不得不反復(fù)對呼叫系統(tǒng)進(jìn)行呼出，但 每次呼出時，就會產(chǎn)生兩次由CPU進(jìn)行的用戶區(qū)域/內(nèi)核區(qū)域間數(shù)據(jù)拷貝和 處理(process)的環(huán)境切換(context?switching)。這是，使CPU資源的費(fèi)用 增加的演算，并且，在處理多數(shù)的大容量數(shù)據(jù)移動請求的系統(tǒng)的立場上來看， 使其負(fù)荷加重。

為了解決這樣的情況，分別以硬件性方式和軟件性方式開發(fā)了通過數(shù)據(jù) 零拷貝方式的文件的移動技術(shù)。

其中，硬件性方式主要在網(wǎng)卡領(lǐng)域的研究比較多，是通過將存在于網(wǎng)卡 中的存儲器連接到存在于用戶區(qū)域的一定區(qū)域的地址空間，由此，發(fā)送到網(wǎng) 絡(luò)的數(shù)據(jù)不會被拷貝到內(nèi)核區(qū)域內(nèi)，而是從用戶區(qū)域直接向網(wǎng)絡(luò)設(shè)備拷貝和 發(fā)送的方式。此時，所述數(shù)據(jù)拷貝不以CPU而是以DMA(Direct?Memory Access)的方式被拷貝。

而且，軟件性方式主要通過將用戶區(qū)域的一定地址空間和分配給內(nèi)核區(qū) 域的一定存儲區(qū)域相互連接，將被指定的存儲區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)不在用戶區(qū)域或 內(nèi)核區(qū)域內(nèi)拷貝，可以直接接觸的方式。

這些方式都是通過所指定的存儲區(qū)域間重映射(re-mapping)而進(jìn)行， 因此，為了使用這些方式，在存儲區(qū)域中要求追加的管理的問題，如對被指 定的存儲區(qū)域的生成過程、請求進(jìn)行處理的存儲器的分配和解除。

以下，對以往的技術(shù)的、用于進(jìn)行用戶區(qū)域和內(nèi)核區(qū)域間的文件移動的 方法進(jìn)行說明。

圖1是用于說明使用了有關(guān)以往技術(shù)的用戶區(qū)域和內(nèi)核區(qū)域間數(shù)據(jù)拷貝 的文件移動方式的一個實(shí)施方式的圖。

內(nèi)核在進(jìn)行一般的文件移動運(yùn)算時，位于用戶區(qū)域的應(yīng)用程序103請求 讀出文件，并從內(nèi)核分配用于讀出在資源設(shè)備101中所存儲的數(shù)據(jù)的頁面 105。此時，在資源(source)設(shè)備101為網(wǎng)卡的情況下，分配套接緩存器107。 接著，通過DMA方式從資源設(shè)備101向所述被分配的頁面105或套接緩存 器107上拷貝一次數(shù)據(jù)后，通過CPU，所述頁面105或套接緩存器107內(nèi)的 數(shù)據(jù)被二次拷貝110、114到用戶緩存器104上。

之后，在用戶區(qū)域中，對存儲在所述用戶緩存器104中的數(shù)據(jù)請求移動 到目標(biāo)(target)設(shè)備100，因此，從內(nèi)核分配出頁面106或套接緩存器108。 接著，通過CPU，存儲在用戶緩存器104的數(shù)據(jù)一次拷貝到所述被分配的頁 面106或套接緩存器108后，通過DMA方式，二次拷貝112，116到目標(biāo)設(shè) 備100上。

在所述拷貝過程中，移動對象文件中所包含的全部的數(shù)據(jù)，在用戶區(qū)域 內(nèi)以所分配的存儲區(qū)域反復(fù)進(jìn)行移動，但是，每次文件從內(nèi)核區(qū)域到用戶區(qū) 域或者以相反的情況進(jìn)行移動時，就會產(chǎn)生該處理的環(huán)境切換。接著，所述 用戶區(qū)域的請求是表示呼叫系統(tǒng)的呼出，為了將一定單位的文件內(nèi)的數(shù)據(jù)在 設(shè)備(磁盤、網(wǎng)卡等)間移動，需要兩次CPU的拷貝和兩次呼叫系統(tǒng)的呼出。

以下，對于有關(guān)文件移動的現(xiàn)有技術(shù)，舉出具體例進(jìn)行說明。