一种基于实时环境的零拷贝通信技术的研究

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1、华中科技大学硕士学位论文一种基于实时环境的零拷贝通信技术的研究姓名：徐力申请学位级别：硕士专业：计算机软件与理论指导教师：李胜利20060507摘要为了提高网络通信性能，需要减小通信中的开销。零拷贝技术能够减小通信过程中数据拷贝带来的开销，是高性能通信的重要研究领域。国内外在这个领域做了大量的研究和技术开发。现有的零拷贝通信协议不能满足实时通信的要求。因此，研究和开发基于实时环境的零拷贝协议具有理论意义和实用价值。实时环境下的零拷贝RTZCP是基于集群环境的实时通信技术，适用于Linux环境，支持RTAI进

2、行硬实时任务调度。RTZCP通过如下方式实现网络通信的零拷贝，其工作方式是：在发送端采用直接映射方式发送数据；在接收端采用直接映射方式接收单片包数据；采用单拷贝的方式接收分片包数据。RTZCP提供了网络通信编程和通信实时调度的接口。RTZCP主要采用了如下技术：新的基于rtskb网络缓冲结构的网络缓冲管理机制、新定义的rtsokcet接口、发送分片数据包的重映射方式、在RTMAC层增加的对于非实时通信进行流量控制的平滑传输层、新的接收端分片包收集方式。测试结果说明RTZCP保证了通信的实时性，很大的提高单片

3、数据包的发送效率，对于分片包的通信效率也有一定的提高。测试还说明，RTZCP在非实时通信和实时通信同时存在时，能够保证实时通信的性能稳定。关键字：零拷贝，硬实时通信，软实时通信，远端内存访问，平滑层处理技术IAbstractToimprovetheefficiencyofnetworkcommucations,thecostofcommunicationsmustbereduced.Thezero-copytechnologycanreducethecostofdatacopyingincommunicat

4、eprocess.Itisanimportantresearchingareaofhighperformancecommunications.Thereisalotofresearchandtechnologydevelopmentabouttheareaintheworld.Thepresentedzero-copycommunicationsprotocolscannotsatisfytheneedofrealtimecommunications.So,ithasacademicmeaningandap

5、pliedvaluetoresearchanddevelopezero-copycommunicationsprotocolinrealtimeenvironment.Thezero-copycommunicationsinrealtimeenvironment-RTZCPisalightweightprotocoltechnologyforclustersystem.ItisfitfortheLinuxenvironment;sustainthehardrealtimecontrolschedulingp

6、rovidedbyRTAI.RTZCPturnsthezero-copycommunicationsintorealitybythisway:usingdirectmappingwaytosenddatainthesendingend;usingdirectmappingwaytoreceivethenon-fragmentateddataorsingle-copywaytoreceivethefragmentateddatainthereceivingend.RTZCPprovidestheinterfa

7、cefornetworkcommunicationsandcommunicationsrealtimescheduling.RTZCPhasthesetechnologies:anewnetworkcachemanagesystembaseonthertskbdatastructure,newrtsocketinterface,repeatedmappingwayusedtosendthefragmentateddata,thetrafficsmootherlayeraddedontheRTMAClayer

8、tocontroltheflux,newfragmentateddatacollectingwayinthereceivingend.ThetestresulthasshownthatRTZCPcanprotecttherealtimequalityofcommunications,hasgreatlyimprovedtheefficiencyoftransferringthenon-fragmentatedda