[發(fā)明專(zhuān)利]一種高效的TCP/IP數(shù)據(jù)報(bào)處理方法及系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210557371.4
• 申請(qǐng)日: 2022-05-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115103036A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-09-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王瀟南;郝沁汾;葉笑春;范東睿
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所
• 主分類(lèi)號(hào): H04L69/16
• 分類(lèi)號(hào): H04L69/16;H04L67/00
• 代理公司: 北京律誠(chéng)同業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11006
• 代理人: 祁建國(guó);陳思遠(yuǎn)

1.一種高效的TCP/IP數(shù)據(jù)報(bào)處理方法，其特征在于，包括：

當(dāng)服務(wù)端應(yīng)用程序發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)執(zhí)行步驟1；當(dāng)服務(wù)端應(yīng)用程序接收數(shù)據(jù)時(shí)執(zhí)行步驟2；

步驟1、服務(wù)端應(yīng)用程序通過(guò)構(gòu)建TCP服務(wù)端進(jìn)程建立Socket連接，將需要發(fā)送的數(shù)據(jù)報(bào)寫(xiě)入DMA，得到DMA反饋的內(nèi)存偏移地址和寫(xiě)入的數(shù)據(jù)大小，并將該內(nèi)存偏移地址和數(shù)據(jù)大小，同時(shí)通過(guò)Socket接口存入網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的sk_buff，網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)根據(jù)sk_buff中的內(nèi)存偏移地址和數(shù)據(jù)大小，將該數(shù)據(jù)報(bào)從DMA映射到虛擬地址，該網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)根據(jù)該虛擬地址讀取DMA中該數(shù)據(jù)報(bào)，以替換sk_buff中部分?jǐn)?shù)據(jù)，并將替換后的sk_buff封裝為MAC幀數(shù)據(jù)包，物理網(wǎng)卡將該MAC幀發(fā)送出去；

步驟2、物理網(wǎng)卡接收到MAC幀數(shù)據(jù)包后，由網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)將對(duì)其解包處理，得到sk_buff數(shù)據(jù)包，將該sk_buff數(shù)據(jù)報(bào)的數(shù)據(jù)部分剪切至DMA，將DMA返回的內(nèi)存地址和寫(xiě)入的數(shù)據(jù)大小作為sk_buff數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)部分，得到替換數(shù)據(jù)包，將該替換數(shù)據(jù)包交給網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧，服務(wù)端應(yīng)用程序通過(guò)該網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧接收該內(nèi)存地址和該數(shù)據(jù)大小，該服務(wù)端應(yīng)用程序?qū)⒃搩?nèi)存地址映射為用戶(hù)態(tài)的虛擬地址，該服務(wù)端應(yīng)用程序訪(fǎng)問(wèn)該虛擬地址，以接收DMA中該數(shù)據(jù)報(bào)。

2.如權(quán)利要求1所述的高效的TCP/IP數(shù)據(jù)報(bào)處理方法，其特征在于，該步驟1中替換sk_buff中部分?jǐn)?shù)據(jù)具體為：將sk_buff中用戶(hù)數(shù)據(jù)的偏移地址加數(shù)據(jù)大小替換為從DMA中讀取的數(shù)據(jù)報(bào)。

3.如權(quán)利要求1所述的高效的TCP/IP數(shù)據(jù)報(bào)處理方法，其特征在于，該DMA，用于代替網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧處理用戶(hù)將要發(fā)送的數(shù)據(jù)報(bào)，并通過(guò)DMA讀寫(xiě)和管理驅(qū)動(dòng)程序，為用戶(hù)態(tài)的服務(wù)端應(yīng)用程序提供讀寫(xiě)接口，DMA讀寫(xiě)和管理驅(qū)動(dòng)程序包含DMA讀寫(xiě)地址分配和沖突檢測(cè)，通過(guò)分配寫(xiě)入地址，并且根據(jù)判斷寫(xiě)入數(shù)據(jù)是否讀出判斷出該地址是否能再次被寫(xiě)入。

4.如權(quán)利要求1所述的高效的TCP/IP數(shù)據(jù)報(bào)處理方法，其特征在于，該網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)根據(jù)所使用的設(shè)備進(jìn)行移植，以適用多種網(wǎng)卡設(shè)備以及虛擬網(wǎng)卡；

在該步驟1中該網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)從內(nèi)核網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧中獲取數(shù)據(jù)包，解析數(shù)據(jù)包獲取DMA寫(xiě)入后的偏移地址和數(shù)據(jù)大小，并將該地址映射到該網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)，從而獲取該服務(wù)端應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)報(bào)，對(duì)sk_buff的數(shù)據(jù)部分進(jìn)行替換并封裝為MAC幀格式；

在該步驟2中該網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)將解析MAC幀為sk_buff，將解析到的數(shù)據(jù)寫(xiě)入DMA，并將從DMA反饋的內(nèi)存偏移地址和數(shù)據(jù)大小替換sk_buff中對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)，再將替換后的sk_buff交給網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧處理。

5.一種高效的TCP/IP數(shù)據(jù)報(bào)處理系統(tǒng)，其特征在于，包括：

當(dāng)服務(wù)端應(yīng)用程序發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)調(diào)用發(fā)送模塊；當(dāng)服務(wù)端應(yīng)用程序接收數(shù)據(jù)時(shí)調(diào)用接收模塊；

發(fā)送模塊，用于使服務(wù)端應(yīng)用程序通過(guò)構(gòu)建TCP服務(wù)端進(jìn)程建立Socket連接，將需要發(fā)送的數(shù)據(jù)報(bào)寫(xiě)入DMA，得到DMA反饋的內(nèi)存偏移地址和寫(xiě)入的數(shù)據(jù)大小，并將該內(nèi)存偏移地址和數(shù)據(jù)大小，同時(shí)通過(guò)Socket接口存入網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的sk_buff，網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)根據(jù)sk_buff中的內(nèi)存偏移地址和數(shù)據(jù)大小，將該數(shù)據(jù)報(bào)從DMA映射到虛擬地址，該網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)根據(jù)該虛擬地址讀取DMA中該數(shù)據(jù)報(bào)，以替換sk_buff中部分?jǐn)?shù)據(jù)，并將替換后的sk_buff封裝為MAC幀數(shù)據(jù)包，物理網(wǎng)卡將該MAC幀發(fā)送出去；

接收模塊，用于使物理網(wǎng)卡接收到MAC幀數(shù)據(jù)包后，由網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)將對(duì)其解包處理，得到sk_buff數(shù)據(jù)包，將該sk_buff數(shù)據(jù)報(bào)的數(shù)據(jù)部分剪切至DMA，將DMA返回的內(nèi)存地址和寫(xiě)入的數(shù)據(jù)大小作為sk_buff數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)部分，得到替換數(shù)據(jù)包，將該替換數(shù)據(jù)包交給網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧，服務(wù)端應(yīng)用程序通過(guò)該網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧接收該內(nèi)存地址和該數(shù)據(jù)大小，該服務(wù)端應(yīng)用程序?qū)⒃搩?nèi)存地址映射為用戶(hù)態(tài)的虛擬地址，該服務(wù)端應(yīng)用程序訪(fǎng)問(wèn)該虛擬地址，以接收DMA中該數(shù)據(jù)報(bào)。

6.如權(quán)利要求5所述的高效的TCP/IP數(shù)據(jù)報(bào)處理系統(tǒng)，其特征在于，該發(fā)送模塊中替換sk_buff中部分?jǐn)?shù)據(jù)具體為：將sk_buff中用戶(hù)數(shù)據(jù)的偏移地址加數(shù)據(jù)大小替換為從DMA中讀取的數(shù)據(jù)報(bào)。