[发明专利]一种用于工业控制系统网络的数据包零拷贝获取方法

摘要

本发明公开了一种用于工业控制系统网络的数据包零拷贝获取方法，本发明使用经过改进优化的零拷贝技术，通过减少接口数据的拷贝次数以及一些控制结构，提高了数据包获取过程的效率和实时性。通过绕过系统协议栈，直接从网卡物理层到用户应用的“零拷贝”技术可以轻松的实时获取超高速率下的网络数据包；同时本发明的数据包捕获主机位于网络其他主机的侧面并联的方式，既采集了数据，又不影响网络原有数据包流转，实现了数据的高效捕获。

主权项

一种用于工业控制系统网络的数据包零拷贝获取方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1，加载内核模块，指定需要获取数据包的网络接口；步骤2，初始化内核模块，其中包括分配内核模块和用户程序的共享内存区域，所述共享的内存区域分配在用户态区；步骤3，格式化和结构化共享内存区的数据模型，并将共享内存区的数据模型中各部分设置初始状态；步骤4，创建用于用户态和内核模块之间通信交互的虚拟字符设备，并将虚拟字符设备返回给用户态以加载；步骤5，用户程序通过虚拟字符设备通知内核模块，开始数据包零拷贝获取操作；步骤6，内核模块经过准备工作后，开始获取网卡链路层数据包，并从网卡直接写到共享内存区域；步骤7，内核模块把原始的链路层数据包进行TCP流表重组，这其中用到序列号和应答号信息；如果数据包在TCP流表内组织为顺序包，那么作为就绪包处理，设置一个定标志位；内核模块通知用户态就绪数据包已经到达，用户态取下数据包后，做应用处理；如果数据包在TCP流表内组织不为顺序包，由TCP流表重组功能暂时缓存，等待直到后面数据包到达后可以组成顺序包，再进行就绪处理；步骤8，用户态处理完数据包后，通知内核模块数据包以处理完成，内核模块将处理完数据包从共享内存区中删除，将删除后的空间给后面的数据包获取过程使用。