[發(fā)明專利]大型遙測地震儀高性能數(shù)據(jù)傳輸方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110049308.1
• 申請日: 2011-03-02
• 公開（公告）號: CN102638487A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉寧;郭建;徐善輝;劉光鼎
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所;北京吉奧菲斯科技有限責(zé)任公司
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08;H04L12/56
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種大型遙測地震儀高性能數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于通過在操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的MAC層或者鏈路層之上建立專用自定義數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，由專用自定義協(xié)議代替原來的TCP/IP協(xié)議，將收到的符合本協(xié)議的數(shù)據(jù)包經(jīng)過處理，直接映射到應(yīng)用層緩存空間，而對于不符合本專用協(xié)議的數(shù)據(jù)幀仍由操作系統(tǒng)內(nèi)部的協(xié)議棧處理。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述傳輸方法，其特征在于所述專用自定義數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，總體的數(shù)據(jù)流程為：①.應(yīng)用層利用socket系統(tǒng)調(diào)用建立套接字；②.專用協(xié)議響應(yīng)應(yīng)用層系統(tǒng)調(diào)用并建立專用協(xié)議實(shí)例；③.專用協(xié)議實(shí)例根據(jù)應(yīng)用層傳入的參量進(jìn)行相關(guān)參數(shù)設(shè)置；④.專用協(xié)議實(shí)例根據(jù)傳入的參量構(gòu)建大型緩沖隊(duì)列；⑤.專用協(xié)議實(shí)例向應(yīng)用層映射內(nèi)核緩沖隊(duì)列地址；⑥.應(yīng)用層啟動(dòng)接收和發(fā)送例程開始收發(fā)數(shù)據(jù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述傳輸方法，其特征在于所述專用自定義數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議由協(xié)議初始化注冊模塊、協(xié)議實(shí)例創(chuàng)建模塊、參數(shù)設(shè)置模塊、數(shù)據(jù)緩沖區(qū)映射模塊、數(shù)據(jù)接收模塊、數(shù)據(jù)發(fā)送模塊、協(xié)議實(shí)例釋放模塊、協(xié)議卸載模塊組成。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述傳輸方法，其特征在于當(dāng)應(yīng)用層利用本專用協(xié)議收發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)，首先利用系統(tǒng)調(diào)用例程指定本協(xié)議族和數(shù)據(jù)幀標(biāo)識(shí)，由此觸發(fā)協(xié)議實(shí)例創(chuàng)建模塊，建立專用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)例，用本協(xié)議的操作例程指針和相關(guān)參數(shù)對其初始化；

接下來應(yīng)用層調(diào)用參數(shù)設(shè)置模塊向內(nèi)核傳入緩沖區(qū)設(shè)置參數(shù)，由此觸發(fā)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)映射模塊將內(nèi)核空間大容量緩存與用戶空間地址相映射，完成內(nèi)核與應(yīng)用層共享同一塊數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的目的；

隨后，啟動(dòng)數(shù)據(jù)接收模塊和數(shù)據(jù)發(fā)送模塊負(fù)責(zé)應(yīng)用層與底層之間的數(shù)據(jù)接收和發(fā)送工作，當(dāng)應(yīng)用層關(guān)閉對本專用協(xié)議的調(diào)用時(shí)，會(huì)觸發(fā)協(xié)議實(shí)例釋放模塊來清空相關(guān)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)；

最后，當(dāng)編譯后的整個(gè)協(xié)議模塊向操作系統(tǒng)內(nèi)核注冊時(shí)，會(huì)由內(nèi)核自動(dòng)調(diào)用協(xié)議初始化注冊模塊，由初始化注冊模塊完成本協(xié)議專用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)向內(nèi)核的注冊工作，而協(xié)議卸載模塊負(fù)責(zé)向內(nèi)核注銷本協(xié)議的功能實(shí)現(xiàn)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述傳輸方法，其特征在于利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)設(shè)備2核或以上CPU架構(gòu)、大容量內(nèi)存的特點(diǎn)，采用其中一核與網(wǎng)卡綁定，使其專門服務(wù)處于高速數(shù)據(jù)接收狀態(tài)的網(wǎng)卡中斷請求，使其它CPU核響應(yīng)系統(tǒng)中網(wǎng)卡以外設(shè)備和程序的處理請求，同時(shí)利用高容量緩存將接收到的數(shù)據(jù)暫存，提高在大數(shù)據(jù)流量背景下的數(shù)據(jù)接收效率。

6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述傳輸方法，其特征在于在通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，將網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備的中斷服務(wù)與指定的CPU核綁定，同時(shí)分配大容量數(shù)據(jù)緩存并將用戶空間地址與內(nèi)核空間地址相關(guān)聯(lián)；當(dāng)數(shù)據(jù)幀到達(dá)網(wǎng)卡后，硬件發(fā)出中斷請求，由指定的專用CPU核負(fù)責(zé)調(diào)用中斷處理例程將數(shù)據(jù)拷貝到內(nèi)核空間，即交給自定義網(wǎng)絡(luò)收發(fā)協(xié)議，此協(xié)議將數(shù)據(jù)幀作常規(guī)校驗(yàn)后直接掛載到用戶層映射到內(nèi)核中的緩存空間地址上，用戶層利用輪詢的方法不斷從緩存空間讀取有效數(shù)據(jù)并釋放處理后的緩存地址。

7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述傳輸方法，其特征在于在數(shù)據(jù)到達(dá)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)接口以后，由專用CPU核調(diào)度數(shù)據(jù)處理程序?qū)?shù)據(jù)放入計(jì)算機(jī)緩存隊(duì)列，此后由操作系統(tǒng)內(nèi)核中專用自定義網(wǎng)絡(luò)協(xié)議處理數(shù)據(jù)幀，此過程中，第一、當(dāng)硬中斷調(diào)度程序執(zhí)行完畢，交由內(nèi)核專用網(wǎng)絡(luò)自定義協(xié)議進(jìn)行處理；第二、由專用CPU核響應(yīng)設(shè)備硬中斷調(diào)度程序；第三、專用自定義網(wǎng)絡(luò)協(xié)議將數(shù)據(jù)幀直接掛載到應(yīng)用層映射到內(nèi)核的緩存空間中；第四、用戶在輪詢處理緩存數(shù)據(jù)時(shí)，將數(shù)據(jù)暫存入具有SEG-Y文件結(jié)構(gòu)的內(nèi)存空間中。

8.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述傳輸方法，其特征在于所述將數(shù)據(jù)按SEG-Y的格式暫時(shí)在內(nèi)存中存儲(chǔ)下來，待一次采集完成后，再輸出到外部存儲(chǔ)設(shè)備；在整個(gè)數(shù)據(jù)的接收處理過程中，經(jīng)過一次南橋總線到內(nèi)存的數(shù)據(jù)拷貝，隨后的處理都是通過CPU與內(nèi)存或者北橋總線的有限次通訊完成整個(gè)數(shù)據(jù)接收處理過程。

9.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述傳輸方法，其特征在于在多核、多網(wǎng)絡(luò)接口卡和更高的內(nèi)存容量計(jì)算機(jī)配置中，繼續(xù)將多個(gè)CPU核與多塊網(wǎng)卡作一一中斷服務(wù)綁定，并在用戶層加大接收緩存容量并映射至內(nèi)核中。

10.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述傳輸方法，其特征在于采用現(xiàn)有通用計(jì)算機(jī)架構(gòu)和可靠成熟的操作系統(tǒng)作為實(shí)現(xiàn)方法的平臺(tái)；將網(wǎng)絡(luò)接口卡的硬件中斷綁定到多核架構(gòu)CPU中的某一顆核上；將內(nèi)核空間大容量緩存地址與用戶空間虛擬地址相關(guān)聯(lián)并鎖定。