[发明专利]一种基于PCIe接口的高速数据传输方法及系统

说明书

本发明实施例提供了一种基于PCIe接口的高速数据传输方法与系统，该方法包括：将PCIe接口硬件设备的驱动程序的DMA功能操作全部从内核态映射到用户态；在主机进行读取PCIe接口硬件设备时，主机应用层的程序通过地址直接连接PCIe接口硬件设备进行读数据或写数据；通过巨页技术对主机的应用层进行编译，独占多核CPU。该系统包括主机、PCIe总线、PCIe接口的硬件设备；所述的主机具有PCIe总线接口，PCIe接口的硬件设备通过PCIe总线接入主机，PCIe接口的硬件设备具有DMA功能，能够完成数据的读写操作。

技术领域

本发明涉及计算机高速数据通信技术领域，具体地说是一种基于PCIe接口的高速数据传输方法及系统。

背景技术

随着计算机技术的高速发展，云计算、物联网、5G、区块链等新技术的出现，庞大的设备数量，采集到的海量数据进行高速的传输、处理是占用计算机CPU计算资源的主要部分。

PCIe总线作为高速数据传输通道，通过DMA技术，可以将数据不通过CPU直接搬运到内存地址中。但是基于linux的PCIe的通用驱动程序DMA每传输一包数据就会产生一次中断，海量数据的传输会频繁的触发中断，导致CPU频繁的被打断，进入到驱动层处理中断请求。这就造成无法充分发挥出PCIe总线传输的性能。

从应用程序来看，当前CPU均是多核，程序会在多核之间切换，海量数据需要分发给不同的线程，必然会导致不同cpu核上出现脏页，需要重新载入页，重新载入页需要查找页表，出现大量的耗时，影响到数据处理速度。

发明内容

本发明实施例中提供了一种基于PCIe接口的高速数据传输方法及系统，以解决现有技术中的数据传输频繁中断、数据处理速度慢的问题。

为了解决上述技术问题，本发明实施例公开了如下技术方案：

本发明第一方面提供了一种基于PCIe接口的高速数据传输方法，该方法包括：

将PCIe接口硬件设备的驱动程序的DMA功能操作全部从内核态映射到用户态；

在主机进行读取PCIe接口硬件设备时，主机应用层的程序通过地址直接连接PCIe接口硬件设备进行读数据或写数据；

通过巨页技术对主机的应用层进行编译，独占多核CPU。

结合第一方面，在第一方面第一种可能的实现方式中，将PCIe接口硬件设备的驱动程序的DMA功能操作全部从内核态映射到用户态具体包括：

将操作DMA功能的寄存器物理地址转换为IO地址；

转换内核虚拟地址；

通过驱动程序的特定接口，把内核虚拟地址映射到用户层。

结合第一方面，在第一方面第二种可能的实现方式中，在主机进行读取PCIe接口硬件设备时，主机应用层的程序通过地址直接连接PCIe接口硬件设备进行读数据或写数据具体包括：用户层的应用程序直接操作寄存器，通过轮询的寄存器的方式，实现DMA传输功能，不再经过内核中的内存进行转存。

结合第一方面，在第一方面第三种可能的实现方式中，通过巨页技术对主机的应用层进行编译，独占多核CPU具体包括：

配置CONFIG_HUGETLB_PAGE和CONFIG_HUGETLBFS选项，把巨页文件编译到内核中；

应用程序通过linux内核提供的CPU核心绑定技术，将程序绑定在一个CPU核上运行。

本发明第二方面提供了一种基于PCIe接口的高速数据传输系统，该系统包括：主机、PCIe总线、PCIe接口的硬件设备；