[发明专利]大型遥测地震仪高性能数据传输方法

权利要求书

1.一种大型遥测地震仪高性能数据传输方法，其特征在于通过在操作系统网络协议栈的MAC层或者链路层之上建立专用自定义数据传输协议，由专用自定义协议代替原来的TCP/IP协议，将收到的符合本协议的数据包经过处理，直接映射到应用层缓存空间，而对于不符合本专用协议的数据帧仍由操作系统内部的协议栈处理。

2.根据权利要求1所述传输方法，其特征在于所述专用自定义数据传输协议，总体的数据流程为：①.应用层利用socket系统调用建立套接字；②.专用协议响应应用层系统调用并建立专用协议实例；③.专用协议实例根据应用层传入的参量进行相关参数设置；④.专用协议实例根据传入的参量构建大型缓冲队列；⑤.专用协议实例向应用层映射内核缓冲队列地址；⑥.应用层启动接收和发送例程开始收发数据。

3.根据权利要求1所述传输方法，其特征在于所述专用自定义数据传输协议由协议初始化注册模块、协议实例创建模块、参数设置模块、数据缓冲区映射模块、数据接收模块、数据发送模块、协议实例释放模块、协议卸载模块组成。

4.根据权利要求1所述传输方法，其特征在于当应用层利用本专用协议收发数据时，首先利用系统调用例程指定本协议族和数据帧标识，由此触发协议实例创建模块，建立专用数据结构实例，用本协议的操作例程指针和相关参数对其初始化；

接下来应用层调用参数设置模块向内核传入缓冲区设置参数，由此触发数据缓冲区映射模块将内核空间大容量缓存与用户空间地址相映射，完成内核与应用层共享同一块数据缓冲区的目的；

随后，启动数据接收模块和数据发送模块负责应用层与底层之间的数据接收和发送工作，当应用层关闭对本专用协议的调用时，会触发协议实例释放模块来清空相关数据缓冲区；

最后，当编译后的整个协议模块向操作系统内核注册时，会由内核自动调用协议初始化注册模块，由初始化注册模块完成本协议专用数据结构向内核的注册工作，而协议卸载模块负责向内核注销本协议的功能实现。

5.根据权利要求1或2或3或4所述传输方法，其特征在于利用现代计算机设备2核或以上CPU架构、大容量内存的特点，采用其中一核与网卡绑定，使其专门服务处于高速数据接收状态的网卡中断请求，使其它CPU核响应系统中网卡以外设备和程序的处理请求，同时利用高容量缓存将接收到的数据暂存，提高在大数据流量背景下的数据接收效率。

6.根据权利要求1或2或3或4所述传输方法，其特征在于在通用计算机系统中，将网络接口设备的中断服务与指定的CPU核绑定，同时分配大容量数据缓存并将用户空间地址与内核空间地址相关联；当数据帧到达网卡后，硬件发出中断请求，由指定的专用CPU核负责调用中断处理例程将数据拷贝到内核空间，即交给自定义网络收发协议，此协议将数据帧作常规校验后直接挂载到用户层映射到内核中的缓存空间地址上，用户层利用轮询的方法不断从缓存空间读取有效数据并释放处理后的缓存地址。

7.根据权利要求1或2或3或4所述传输方法，其特征在于在数据到达计算机网络接口以后，由专用CPU核调度数据处理程序将数据放入计算机缓存队列，此后由操作系统内核中专用自定义网络协议处理数据帧，此过程中，第一、当硬中断调度程序执行完毕，交由内核专用网络自定义协议进行处理；第二、由专用CPU核响应设备硬中断调度程序；第三、专用自定义网络协议将数据帧直接挂载到应用层映射到内核的缓存空间中；第四、用户在轮询处理缓存数据时，将数据暂存入具有SEG-Y文件结构的内存空间中。

8.根据权利要求1或2或3或4所述传输方法，其特征在于所述将数据按SEG-Y的格式暂时在内存中存储下来，待一次采集完成后，再输出到外部存储设备；在整个数据的接收处理过程中，经过一次南桥总线到内存的数据拷贝，随后的处理都是通过CPU与内存或者北桥总线的有限次通讯完成整个数据接收处理过程。

9.根据权利要求1或2或3或4所述传输方法，其特征在于在多核、多网络接口卡和更高的内存容量计算机配置中，继续将多个CPU核与多块网卡作一一中断服务绑定，并在用户层加大接收缓存容量并映射至内核中。

10.根据权利要求1或2或3或4所述传输方法，其特征在于采用现有通用计算机架构和可靠成熟的操作系统作为实现方法的平台；将网络接口卡的硬件中断绑定到多核架构CPU中的某一颗核上；将内核空间大容量缓存地址与用户空间虚拟地址相关联并锁定。