一種基于地址映射多路復用的通信模型及方法
【專利摘要】本發明涉及計算機系統及存儲領域，特別涉及一種基于地址映射多路復用的通信模型及方法。且本發明的一種基于地址映射多路復用的通信模型及方法，通過傳輸層的緩沖與封裝，將不同的傳輸協議封裝，統一傳輸、管理，并且硬件層只需要實現資源獲取，這樣就可以兼容多種硬件驅動，達到良好的擴展性。
【專利說明】一種基于地址映射多路復用的通信模型及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及計算機系統及存儲領域，特別涉及一種基于地址映射多路復用的通信模型及方法。
【背景技術】
[0002]目前計算機之間最常見的通信協議有TCP/IP、NETBEU1、IPX/SPX等，其中TCP/IP協議應用廣泛，TCP/IP是由一組具有專業用途的多個子協議組合而成的，這些子協議包括TCP、IP、UDP、ARP、ICMP等。TCP/IP憑借其實現成本低、在多平臺間通信安全可靠以及可路由性等優勢迅速發展，并成為Internet中的標準協議。目前，TCP/IP已經成為局域網中的首選協議。但TCP/IP協議適用于Internet復雜的網絡傳輸環境，對于控制器之間端對端通信的環境，協議處理時過于復雜，傳輸性能與系統負載會受到影響。
[0003]NetBEUI (NetBIOS增強用戶接口)協議由NetBIOS (網絡基本輸入輸出系統)發展完善而來，不過由于其有限的網絡節點支持(最多支持254個節點)和非路由性，使其僅適用于基于Windows操作系統的小型局域網中。
[0004]IPX/SPX (網際包交換/序列包交換)協議主要應用于基于NetWare操作系統的Novell局域網中。
[0005]當前計算機之間通信可以通過很多種通信協議來實現，但每種協議都有一定的局限性，或者適合復雜的通信環境，或者適合遠距離傳輸、或者只基于windows等。
[0006]計算機之間的數據通信需求各式各樣,對數據通信的需求也不都完全一樣,如遠程登錄管理需要遠距離傳輸，傳輸數據量不大，帶寬要求不高，但要求通信延遲低、響應快。又如計算機集群之間數據備份、鏡像等通信需求，傳輸數據量大，數據鏈路帶寬要求高。這倆種通信方式不能使用同一種通信協議和通路。如果都要滿足的話，需要配備倆條通信鏈路。這樣會提升成本，并造成資源的浪費。
【發明內容】
[0007]為了解決現有技術的問題，本發明提供了一種基于地址映射多路復用的通信模型及方法，其可以同時滿足不同的數據通信需求，使得不同的通信方式共同使用統一條數據鏈路。
[0008]本發明所采用的技術方案如下:
一種基于地址映射多路復用的通信模型，是將本地主機作為服務器端，遠端主機作為客戶端，服務器端和客戶端地位相等，兩端架構相同，都具有三層架構，分為應用層、傳輸層和物理層，通過地址映射，兩個主機分別映射兩個發送區與接收區，分別對應對端的接收區與發送區；通信模塊將上層數據請求經過處理，寫至發送區，對端通信模塊從接收區收取實現數據單工傳輸，其特征在于，通過傳輸層的緩沖與封裝，將不同的傳輸協議封裝，統一傳輸、管理；且硬件層只需要實現資源獲取，就可以兼容多種硬件驅動。
[0009]應用層用于實現不同通信方式，并可以根據具體的通信需求，進行定制，所述的應用層通過將上層數據包請求進行拆分或者聚合，并添加特定的包頭；轉發至傳輸層進行處理。
[0010]傳輸層接收到應用層數據請求之后，添加至傳輸隊列中，經過傳輸層通信算法計算，按照權重優先級將數據請求寫入至指定偏移的內存映射地址中。
[0011]物理層用于獲取內存地址映射，物理層實現物理鏈路的資源申請、分配，并提交給傳輸層進行操作。
[0012]一種基于地址映射多路復用的通信方法，包括以下步驟:
A、應用層通過將上層數據包請求進行拆分或者聚合，并添加特定的包頭；轉發至傳輸層進行處理；
B、傳輸層接收到應用層數據請求之后，添加至傳輸隊列中，經過傳輸層通信算法計算，按照權重優先級將數據請求寫入至指定偏移的內存映射地址中；
C、物理層獲取內存地址映射，實現物理鏈路的資源申請、分配，并提交給傳輸層進行操作。
[0013]本發明的一種基于地址映射多路復用的通信模型及方法，其是兼顧性能的考慮，基于一條物理傳輸鏈路，高效的提供多種傳輸方式的方法；兼顧性能的考慮，是因為不同的通信請求具有不同的特點，如果只采用一種通信方式的話，無法全面滿足系統的通信需求。
[0014]高效，采用獨特的協議封裝，基于內部總線直接內存地址映射，直接進行數據傳輸。
[0015]采用多種傳輸方式，是指提供高帶寬和低延遲兩種方式方式，并支持定制擴展。
[0016]本發明提供的技術方案帶來的有益效果是:
本發明的一種基于地址映射多路復用的通信模型及方法，可以同時滿足不同的數據通信需求，使得不同的通信方式共同使用統一條數據鏈路，其降低了成本，有效的減少了資源的浪費。
[0017]且本發明的創新點在于通過傳輸層的緩沖與封裝，將不同的傳輸協議封裝，統一傳輸、管理，并且硬件層只需要實現資源獲取，這樣就可以兼容多種硬件驅動，達到良好的擴展性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1為本發明的一種基于地址映射多路復用的通信模型及方法的通信結構框圖； 圖2本發明的一種基于地址映射多路復用的通信模型及方法的系統裝置圖。
【具體實施方式】
[0019]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明實施方式作進一步地詳細描述。
[0020]實施例一
本發明基于地址映射實現兩主機之間數據訪問，設計通信協議，實現兩端系統之間數據通信。本地主機作為服務器端，遠端主機作為客戶端，服務器端和客戶端地位相等。連接模式如圖1。兩端架構相同，都具有三層架構。分為應用層、傳輸層和物理層。通過地址映射，主機映射兩個發送區與接收區，分別對應對端的接收區與發送區。通信模塊將上層數據請求經過處理，寫至發送區，對端通信模塊從接收區收取實現數據單工傳輸。本發明的創新點在于通過傳輸層的緩沖與封裝，將不同的傳輸協議封裝，統一傳輸、管理。并且硬件層只需要實現資源獲取，這樣就可以兼容多種硬件驅動。達到良好的擴展性。
[0021]本通信模型架構如圖1所示，分為應用層、傳輸層和物理層。其中應用層主要用于實現不同通信方式，如提供TCP/IP通信方式，應用層需要實現為虛擬網卡驅動，如提供高速通信方式；如應用層需要實現為高速通信接口，提供基于定制的內核API接口，實現數據高速傳輸。應用層還可以根據具體的通信需求，進行定制。應用層通過將上層數據包請求進行拆分或者聚合，并添加特定的包頭。轉發至傳輸層進行處理。
[0022]傳輸層接收到應用層數據請求之后，添加至傳輸隊列中，經過傳輸層通信算法計算，按照權重優先級將數據請求寫入至指定偏移的內存映射地址中。內存地址映射通過物理層獲取，物理層實現物理鏈路的資源申請、分配，并提交給傳輸層進行操作。
[0023]發送流程如下:
傳輸層接收到應用層轉發的請求之后，將隊列添加至請求隊列中，如圖2所示，分為三個環形隊列，free_queue、pend_queue、done_queue。其中 free_queue 保存用于“自由” entry,應用層轉發數據請求，從free_queue獲取free_entry。假如沒有free_entry,則返回上層應用重試，起到擁塞控制的作用。
[0024]獲取到free_queue之后，將數據請求填充至entry,并將entry添加至pend_queue ο pend_queue作用為對數據請求進行排序,等候處理線程順序寫入內存映射發送區。
[0025]處理線程將entry從pend_qUeUe取下來，并執行數據傳輸，執行動作完畢之后，首先會發起中斷，通知對端接收數據。并添加entry至done_queue,表明已完成傳輸。done_queue根據算法安排，等到對端響應接收之后，提交entry至應用層,表明傳輸完成。初始化entry,并添力口至 free_queue。
[0026]這樣三條隊列組成循環，完成數據請求的發送過程。
[0027]接收流程如下:
同樣的，接收端接收模塊也有三條環形隊列:free_queue、pend_queue、done_queue。與發送流程類似。接收端中斷觸發數據接收線程之后。也是三個隊列互相循環已完成數據接收。但方向變為由下層傳遞給上層。如圖2所示。
[0028]中斷響應接收時，從pend_queue中獲取entry,將數據拷貝完成之后。添加至done_queue中，然后根據entry標志選擇對應的應用層提交接收數據請求。并從free_queue中獲取一個free_entry。應用層處理數據，提交至上層應用之后，再初始化entry。將entry添加至free_queue。完成接收數據的流程。
[0029]以上所述僅為本發明的較佳實施例，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種基于地址映射多路復用的通信模型，是將本地主機作為服務器端，遠端主機作為客戶端，服務器端和客戶端地位相等，兩端架構相同，都具有三層架構，分為應用層、傳輸層和物理層，通過地址映射，兩個主機分別映射兩個發送區與接收區，分別對應對端的接收區與發送區；通信模塊將上層數據請求經過處理，寫至發送區，對端通信模塊從接收區收取實現數據單工傳輸，其特征在于，通過傳輸層的緩沖與封裝，將不同的傳輸協議封裝，統一傳輸、管理；且硬件層只需要實現資源獲取，就可以兼容多種硬件驅動。
2.根據權利要求1所述的一種基于地址映射多路復用的通信方法，其特征在于，所述的應用層用于實現不同通信方式，并可以根據具體的通信需求，進行定制，所述的應用層通過將上層數據包請求進行拆分或者聚合，并添加特定的包頭；轉發至傳輸層進行處理。
3.根據權利要求1所述的一種基于地址映射多路復用的通信方法，其特征在于，所述的傳輸層接收到應用層數據請求之后，添加至傳輸隊列中，經過傳輸層通信算法計算，按照權重優先級將數據請求寫入至指定偏移的內存映射地址中。
4.根據權利要求1所述的一種基于地址映射多路復用的通信方法，其特征在于，所述的物理層用于獲取內存地址映射，物理層實現物理鏈路的資源申請、分配，并提交給傳輸層進行操作。
5.一種基于地址映射多路復用的通信方法，包括以下步驟: A、應用層通過將上層數據包請求進行拆分或者聚合，并添加特定的包頭；轉發至傳輸層進行處理； B、傳輸層接收到應用層數據請求之后，添加至傳輸隊列中，經過傳輸層通信算法計算，按照權重優先級將數據請求寫入至指定偏移的內存映射地址中； C、物理層獲取內存地址映射，實現物理鏈路的資源申請、分配，并提交給傳輸層進行操作。
【文檔編號】H04L29/06GK103905453SQ201410134121
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年4月4日 優先權日:2014年4月4日
【發明者】王少鋒, 吳慶民 申請人:浪潮電子信息產業股份有限公司