[发明专利]基于改进型零拷贝技术的高性能内核的网络数据处理系统

权利要求书

1.一种基于改进型零拷贝技术的高性能内核的网络数据处理系统，其特征在于，该系统在内存上可分为内核空间、用户空间，所述的内核空间设有数据处理模块、网络设备驱动模块，所述的数据处理模块包括网络数据包专用内存池、网络数据包管理模块、协议栈、预处理模块、转发模块，所述的用户空间设有模式匹配引擎，当网络数据包通过DMA方式传输到网络数据包专用内存池后，通过NAPI方式传输给协议栈，所述的协议栈并不将数据包往上层提交，而是在IPV4的入口ip_rcv( )处将网络数据包提交给预处理模块处理，所述的预处理模块判断网络数据包是否需要识别，若需要识别，向模式匹配引擎发送该网络数据的地址，所述的模式匹配引擎根据预处理模块提供的地址通过内存映射的方式从网络数据包专用内存池中提取网络数据包，识别结束后将网络数据包通过转发模块发送，并将识别结果反馈给预处理模块，若预处理模块判断不需要识别，直接将网络数据包通过转发模块发送。

2.根据权利要求1所述的一种基于改进型零拷贝技术的高性能内核的网络数据处理系统，其特征在于，所述的网络数据包管理模块设有skbpool_create、mempool_get、skbpool_free三个管理函数，所述的skbpool_creat负责初始化网络数据包专用内存池，将内存池划分为若干个节点，并组织成链表形式；所述的mempool_get函数功能是从网络数据包专用内存池中申请一个可用节点，将链表的第一个可用单元节点从链表中断开后提供使用；所述的skbpool_free函数将识别模块已经处理完，并由网络设备转发后的网络数据包回收，将该网络数据包所占用的单元节点加到链表尾部。

3.根据权利要求1所述的一种基于改进型零拷贝技术的高性能内核的网络数据处理系统，其特征在于，所述的NAPI处理过程如下：

1)关闭网卡接收中断；

2)将系统加入轮询队列；

3)触发软中断信号；

4)软中断开始：

5)系统判断软中断执行时间是否超过一个时间片，若为否，执行步骤6)，否则，执行步骤10)；

6)系统判断软中断处理的数据包是否超过最大预设值，若为否，执行步骤7)，否则，执行步骤10)；

7)系统判断接收缓冲是否为空，若为否，执行步骤8)，否则，执行步骤11)；

8)将数据包提交给协议栈；

9)创建新的数据接收缓冲并建立新的DMA映射，并返回步骤5)；

10)触发另一次软中断，并返回步骤4)；

11)打开网卡接收中断。

4.根据权利要求1所述的一种基于改进型零拷贝技术的高性能内核的网络数据处理系统，其特征在于，所述的内存映射为将一块内存区域从内核空间映射到用户空间，即用户进程的地址空间中有一段线性地址区域是指向这块内核、用户共享的内存区域。

5.根据权利要求1所述的一种基于改进型零拷贝技术的高性能内核的网络数据处理系统，其特征在于，所述的模式匹配引擎与数据处理模块通过Netlink的方式进行数据交换。

6.根据权利要求1所述的一种基于改进型零拷贝技术的高性能内核的网络数据处理系统，其特征在于，所述的网络数据包为IPV4型。