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《基于零拷贝的网络数据捕获技术的研究与实现》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、电子科技加年第期总第期基于零拷贝的网络数据捕获技术的研究与实现张,坷权义宁西安电子科技大学计算机学院,陕西西安,、,摘要以传统捕包平台为研究对象着重分析了高速网络环境下数据拷贝硬件中断对捕包性能的影响“”思想提,口以访问的地址空根据零拷贝出了改进的方法实现了网络接设备直接将数据报文存储到应用程序可间,减少,了数据报丈在内核态里传精时的数据拷贝次数降低了网络数据接收的延迟通过减少网卡接收报文,,,了在高速时的中断次数增加每次中断处理的报文数节省了时间提高网络环境中主机对网络数据包的捕。。获和实时处理能力仿真实脸脸证了该方法的可行性关健词零拷
2、贝内存映射硬件中断数据捕获中圈分类号一幻即别犯一现,哪,,‘,。,‘二一一,”一盯”卯,叩,西似,一一一砰叩,。目前的捕包技术无论是系统下的据包的各种网络应用已无法满足需求“”,还是系统下的笔者提出了一种基于零拷贝川思想的高速,,目旧一次完整的数据捕获处网数据捕获技术使得网络设备的收发数据直接,,理过程至少需要从网络设备到操作系统内存空与应用程序的用户缓冲区进行数据交换同时通,间,从系统内存空间到用户应用程序空间这两次过对网卡中断处理程序的改进有效提高了高速。。,网络环境中主机对数据包的数据捕获能力拷贝随着的发展和网络带宽的提高网络数据流
3、量急剧增长,依靠传统捕包技术捕获数零拷贝思想当前,对于数据捕获技术而言,数据的拷收稿日期仍一贝,一,男,硕。次数是影响性能的主要瓶颈所以要想提高数据作者简介张坷士研究生研究方向,,网络安全与。一,,,捕获效率获得高性能的数据捕获平台最好的网络计算权义宁男副教授博。。。士研究生研究方向网络安全与网络计算方法就是减少甚至消除数据拷贝的次数特别是基于零拷贝的网络数据捕获技术的研究与实现内核态和用户态之间的内存拷,。贝和数据上下文切虚拟设备进行叩时就会调用这个函数,,这个,一一换缩短数据包的传输路径实现用户态对核心函数新建立一个同时将叭态数据的直
4、接访问,返,使用户态的应用程序不受操回给应用层作为用户可以使用的虚拟地址代作系统的干预,直接与网络接口进行交互。由此码如下。一,一便很容易引出零拷贝的思想一所谓零拷贝是指在某节点的数据收发过程中不会出现任何内存间的拷贝,发送时数据包由应一一用程序的用户缓冲区直接经过网络接口到达外部二一。,一网络同理接收时网络接口直接将数据包送人··。一一用户缓冲区零拷贝思想的关键就在于用户态应用程序直口进行交互,避免内存拷贝接和网络接以及数据,一一在内核态和用户态之间的切换缩短了数据流经其中叩定义为,一一一的路径为上层的应用和业务处理提供了更多的。时间因
5、此也就间接地提高了系统的整体。一一,性能一一,零拷贝技术的实现和网卡中断处理程序一一,的改进,、如,零拷贝的实现需要解决内存映射地址翻以上代码所示当用户虚拟设备、。,译网卡中断处理方式等问题内存映射和地址的时候只是得到了一个虚拟地址而当用户程翻译使得用户和网络接口设备可,这个数据所在以直接访问共同序访问这个虚拟地址空间中的数据,,,的地址空间改进网卡的中断处理方式可以减的页从未调人内存或调人后已被换出时操作系统少的中断处理时间,提高的利用率。就会进行缺页处理。一一在用户层访问,,内存映射和地址翻译这个发生页面失效时将用户和内核共享的。虽然
6、内核访问用户空间的数据时一般不会受咐相应内存地址返给用户层这个函数首先,,一一到操作系统限制但出于安全性的考虑用户访将用户要访问的虚拟地址由的参。一一。,问内核空间的数据就会受到限制所以在收发包数传人做差得出偏移量过程中数据就要经历从核心态到用户态的传递过然后将哎。所对应的物理页调人内存,,。。程也就会产生内存之间的拷贝如果用户能和并返回这个物理页这样就完成了虚拟地址和物,。内核共享某块缓冲区所有的数据都存放在这块理地址之间的转换共享的缓冲,。网卡中断处理方式的改进区内那么就能避免内存之间的拷贝,,为了解决内存映射和地址翻译的问题在中在采
7、用中断方式的系统中如果收发数据包,,一叮的数量很大时势注册了一个必产生大量的网络中断对。,模块这些中断信号的频繁响应将会给服务器带来沉,。模块是一个虚拟设备由用户在内核创重的负担建,以模块的形式加载。在中,设备传统的网卡中断处理方式,在网络数据流量,,。是用户和网卡之间的访问中介是整个系统的核巨大的情况下中断非常频繁如果上层程序未。,,心为了实现内存映射和地址翻译在模块做改进那么上层程序很有可能没有足够的时间一,,的系统调用中定义了叩函数当应用层对处理收到的数据数据的接收队列很快就会被填电子科技年月巧日墓于零拷贝的网络数据捕获技术的研究与
8、实现。,,。满在这种情况下中断处理程序即使能接收到将沈重新加人链表使其继续工作新的数据包,也无法向上层传递。此时,网卡的,,仿真实验与性能分析计数虽然在增加但实际上数据包已经被丢弃。系统看起来
