本发明专利技术涉及数据传输技术。本发明专利技术针对现有技术DMA数据传输系统对缓存占用大的问题公开了一种缓冲区配置方法，包括步骤：A、构建一个长度为n的缓冲区描述符BD环，初始化为不可接收状态；n为正整数，由系统参数决定；B、申请m个缓冲区，存放于缓冲区池；m为正整数，m＜n；C、申请k个缓冲区，挂接到所述BD环的前k个上，对应BD置于可接收状态，启动硬件接收，k为正整数，k≤m；D、BD完成直接存储器访问DMA数据接收后，查询当前完成接收的BD个数z，从缓冲区池中取z个缓冲区，挂接到所述BD环的第k个BD后面，对应BD置为可接收状态，释放接收信号量，唤醒接收任务。本发明专利技术算法简单，能够保证在性能不受影响的情况下，减少缓存占用。
【技术实现步骤摘要】
一种缓冲区配置方法及装置
本专利技术涉及数据传输技术，特别涉及数据传输系统缓冲区配置方法及装置。
技术介绍
随着网络的飞速发展，网络设备性能大幅提升。以路由器设备为例，接口速度从以前的百兆口发展到现在的万兆口。在呈现形式上，固化口和可扩展口数目也在不断增加。网络设备性能的提升，必然要求CPU处理速度和内存容量相应增加。对于任何一种设备，内存都是重要资源，在性能一定的情况下，软件对内存的消耗越小越好。 数据通信设备中，路由器是一种工作于网络边缘的数据选路设备。路由器中的各个通信接口在实现数据传输的方式上可能各有不同。其中非常重要的一种传输方式是DMA (Directory Memory Access,直接存储器访问)传输。DMA传输是相对于中断传输的一种数据传输方式，其基本原理是通过DMA控制器，将数据在内存和外设之间进行独立传输，而不需要CPU中断的干预，从而节约CPU资源。 一个完整的DMA传输过程必然经过下面4个步骤: 1、DMA 请求 CPU对DMA控制器初始化，并向I/O (input/output)接口发出操作命令，I/O接口提出DMA请求。 2、DMA 响应 DMA控制器对DMA请求判别优先级及屏蔽，向总线裁决逻辑提出总线请求。当CPU执行完当前总线周期，即可释放总线控制权。此时，总线裁决逻辑输出总线应答，表示DMA已经响应，通过DMA控制器通知I/O接口开始DMA传输。 3、DMA 传输 DMA控制器获得总线控制权后，CPU即刻挂起或只执行内部操作，由DMA控制器输出读写命令，直接控制RAM (Random-Access Memory)与I/O接口进行DMA传输。在DMA控制器的控制下，在存储器和外部设备之间直接进行数据传送，在传送过中不需要中央处理器的参与。开始时需提供要传送的数据的起始位置和数据长度。 4、DMA 结束 当完成规定的数据传送后，DMA控制器即释放总线控制权，并向I/O接口发出结束信号。当I/o接口收到结束信号后，一方面停止I/O设备的工作，另一方面向CPU提出中断请求，使CPU从不介入的状态解脱，并执行一段检查本次DMA传输操作正确性的代码。最后，带着本次操作结果及状态继续执行原来的程序。 由此可见，DMA传输方式无需CPU直接控制，也没有中断处理方式那样保留现场和恢复现场的过程，通过硬件为内存与外设开辟一条直接传送数据的通路，使CPU的效率大为提闻。 在数据通信领域，主流CPU通信处理子模块都大量使用了 DMA传输机制。DMA传输机制的实现，均需要在内存中分配一片环状缓冲区，用于存放DMA操作所需要的状态和数据，行业里面称成这片区域为BD (Buffer Descriptor，缓冲区描述符)。 DMA数据接收过程中，BD通常配置成环状，称为BD环。BD环结构一般可以分成两部分:状态域和指针域，分别为4字节，合计8个字节长度。状态域一般包含接收使能位、中断使能位和接收状态域；指针域用于存放待操作的缓存地址。实现DMA数据接收处理流程，当前业界通常的作法主要有下面两种方案。 方案一 申请包含η个BD的BD环； 申请η个缓冲区(buffer),挂到BD环上； 将BD环信息设置到硬件； 初始化所有BD，并打开中断，设置BD状态为可以接收状态； 使能硬件接收； 每个BD完成DMA接收后会产生中断，在中断服务程序中唤醒接收任务； 接收任务主要是查询状态为“接收完成”的BD，摘除其缓存交给上层模块处理，同时申请新的缓冲区，挂接到该BD上，并将该BD重新置为“可以开始接收”状态。 BD环结构图1所示。 接受任务中获取在中断处理函数中释放的信号量，防止接收任务空转以节约CPU资源。接收任务处理流程如图2所示。 该方案的优点是实现简单，尤其是初始化过程，一开始就挂满BD环，只需要在接收任务中，逐个回收并重新挂接。但是有一个缺点:在任何时候BD环都是满的，占用了 η个缓冲区。如果接口密度大，并且BD环比较长，就会占用大量的缓存。比如一个千兆以太口，BD个数为1024，当存在20个GE (Gigabit Ethernet) 口的时候，任何时间都会至少需要20k个缓冲区。 方案二 与方案一基本上相同，主要区别在于不用打开DMA中断。根据系统不同，接收数据的操作可能是单独任务，也可能是专用模块的轮询调用接收处理接口。与方案一存在同样的缺点，这里不再赘述。 上述两种方案，在低速率低密度接口上缺陷不太明显，但是一旦在高速率和高密度设备上，占用的缓存的数目就会很大，缺陷就会非常明显。
技术实现思路
本专利技术的目的就是提供一种缓冲区配置方法，在不影响系统性能的前提下，减少DMA数据传输系统对缓存的占用。 为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是，一种缓冲区配置方法，包括步骤: A、构建一个长度为η的缓冲区描述符BD环，初始化为不可接收状态；η为正整数，由系统参数决定； B、申请m个缓冲区，存放于缓冲区池；m为正整数，m < η ； C、申请k个缓冲区，挂接到所述BD环的前k个上，对应BD置于可接收状态，启动硬件接收，k为正整数，k^m； D、BD完成直接存储器访问DMA数据接收后，查询当前完成接收的BD个数z，从缓冲区池中取Z个缓冲区，挂接到所述BD环的第k个BD后面，对应BD置为可接收状态，释放接收信号量，唤醒接收任务。 优选的，所述方法还包括如下步骤: E、接收任务获取接收信号量，从软件记录的当前BD开始轮询，依次处理当前已经接收完成的BD，将其接收状态清零，并释放所述已经接收完成的BD挂接的缓冲区； F、在缓冲区池中的m个缓冲区已经取出z个缓冲区后，再申请z个缓冲区补充到缓冲区池中。 优选的，m<n/2。 优选的，当η取值为1024时，m取值为128。 具体的，所述步骤D具体为:BD完成DMA数据接收后，产生中断，在中断服务程序中查询当前完成接收的BD个数z，从缓冲区池中取z个缓冲区，挂接到所述BD环挂接的第k个缓冲区后面，并置为可接收状态，释放接收信号量，唤醒接收任务。 本专利技术的另一个目的是，提供一种缓冲区配置装置，包括BD构造模块、缓存申请模块和中断处理模块， 所述BD构造模块，用于构建一个长度为η的BD环，初始化为不可接收状态；η为正整数，由系统参数决定； 所述缓存申请模块，用于申请m个缓冲区，存放于缓冲区池；m为正整数，m<n ;并用于申请k个缓冲区，挂接到所述BD环的前k个上，对应BD置于可接收状态，k为正整数，k ^ m ； 所述中断处理模块，用于BD完成DMA数据接收后，查询当前完成接收的BD个数z，从缓冲区池中取z个缓冲区，挂接到所述BD环的第k个BD后面，对应BD置为可接收状态，释放接收信号量，唤醒接收任务。 优选的，所述装置还包括数据传输模块，所述数据传输模块，用于从记录的当前BD开始轮询，依次处理当前已经接收完成的BD，将其接收状态清零，并释放所述已经接收完成的BD挂接的缓冲区； 所述缓存申请模块，还用于在缓冲区池中的m个缓冲区已经取出z个缓冲区后，再申请z个缓冲区补充到缓冲区池中。 优选的，m<n/2。 优选的，当η取值本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种缓冲区配置方法，其特征在于，包括步骤：A、构建一个长度为n的缓冲区描述符BD环，初始化为不可接收状态；n为正整数，由系统参数决定；B、申请m个缓冲区，存放于缓冲区池；m为正整数，m＜n；C、申请k个缓冲区，挂接到所述BD环的前k个上，对应BD置于可接收状态，启动硬件接收，k为正整数，k≤m；D、BD完成DMA数据接收后，查询当前完成接收的BD个数z，从缓冲区池中取z个缓冲区，挂接到所述BD环的第k个BD后面，对应BD置为可接收状态，释放接收信号量，唤醒接收任务。
【技术特征摘要】
1.一种缓冲区配置方法，其特征在于，包括步骤: A、构建一个长度为η的缓冲区描述符BD环,初始化为不可接收状态；η为正整数，由系统参数决定； B、申请m个缓冲区，存放于缓冲区池；m为正整数，m<n； C、申请k个缓冲区，挂接到所述BD环的前k个上，对应BD置于可接收状态，启动硬件接收，k为正整数，k彡m; D、BD完成DMA数据接收后，查询当前完成接收的BD个数z，从缓冲区池中取z个缓冲区，挂接到所述BD环的第k个BD后面，对应BD置为可接收状态，释放接收信号量，唤醒接收任务。2.根据权利要求1所述的缓冲区配置方法，其特征在于，所述方法还包括如下步骤: E、接收任务获取接收信号量，从软件记录的当前BD开始轮询，依次处理当前已经接收完成的BD，将其接收状态清零，并释放所述已经接收完成的BD挂接的缓冲区； F、在缓冲区池中的m个缓冲区已经取出z个缓冲区后，再申请z个缓冲区补充到缓冲区池中。3.根据权利要求1或2所述的缓冲区配置方法，其特征在于，m< n/2。4.根据权利要求1或2所述的数据传输系统缓存配置方法，其特征在于，当η取值为1024时，m取值为128。5.根据权利要求1或2所述的缓冲区配置方法，其特征在于，所述步骤D具体为:BD完成DMA数据接收后，产生中断，在中断服务程序中查询当前完成接收的BD个数z，从缓冲区池中取z个缓冲区，挂接到所述BD环挂接的第k个缓冲区后面，并置为可接收状态，释放接收信号量，唤醒接收任务。6.一种缓冲区配置装置，其特征在于，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：王刚，杨大川，
申请(专利权)人：迈普通信技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51
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