CN114217747A - 文件传输的控制方法、装置、存储介质和设备 - Google Patents

文件传输的控制方法、装置、存储介质和设备 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种文件传输的控制方法、装置、存储介质和设备，将原先保存在应用程序地址空间的数据文件，转存到内核地址空间中，其中，内核地址空间包括内核缓冲区和socket缓冲区，将数据文件拷贝到内核缓冲区中。基于数据文件的属性信息，生成数据文件的文件描述符，并将文件描述符保存到socket缓冲区中。将socket缓冲区中所保存的数据，转存到内核缓冲区中。将内核缓冲区中所保存的数据，拷贝到协议引擎中。相较于现有的文件传输方式，本申请所示方案仅仅进行两次上下文切换和两次数据拷贝，便能够实现数据文件的传输过程，使得文件传输效率得到明显提高，并有效减少CPU资源的开销。

Description

文件传输的控制方法、装置、存储介质和设备
技术领域
本申请涉及数据中心领域，尤其涉及一种文件传输的控制方法、装置、存储介质和设备。
背景技术
在数据中心灾备建设过程中，有大量的数据文件需要在数据中心间传输的需求，迫切需要跨中心系统间快速的文件传输方法。
目前，传统的文件传输都是依据数据拷贝的形式，将数据文件传输到预设的协议引擎中，这个过程会消耗系统资源和网络带宽资源，文件传输效率比较低。
发明内容
申请人发现：现有的文件传输方式，在文件传输时，数据文件需要在磁盘、内核缓冲区和用户缓冲区中进行了四次上下文切换、四次数据拷贝，当数据文件大小远远大于内核缓冲区时，会成为性能瓶颈，从而降低文件传输的效率。
本申请提供了一种文件传输的控制方法、装置、存储介质和设备，目的在于提高文件传输效率。
为了实现上述目的，本申请提供了以下技术方案：
一种文件传输的控制方法，包括：
将原先保存在应用程序地址空间的数据文件，转存到内核地址空间中；其中，所述内核地址空间包括内核缓冲区和socket缓冲区；
将所述数据文件拷贝到所述内核缓冲区中；
基于所述数据文件的属性信息，生成所述数据文件的文件描述符，并将所述文件描述符保存到所述socket缓冲区中；
将所述socket缓冲区中所保存的数据，转存到所述内核缓冲区中；
将所述内核缓冲区中所保存的数据，拷贝到协议引擎中。
可选的，所述将原先保存在应用程序地址空间的数据文件，转存到内核地址空间中，包括：
通过调用transferTo函数，将原先保存在应用程序地址空间的数据文件，转存到内核地址空间中。
可选的，所述将所述数据文件拷贝到所述内核缓冲区中，包括：
通过调用直接存储访问引擎，将所述数据文件拷贝到内核缓冲区中。
可选的，所述将所述文件描述符保存到所述socket缓冲区中，包括：
通过调用send函数，将所述文件描述符保存到所述socket缓冲区中。
可选的，所述将所述socket缓冲区中所保存的数据，转存到所述内核缓冲区中，包括：
通过调用sendfile函数，将所述socket缓冲区中所保存的数据，转存到所述内核缓冲区中。
可选的，所述将所述内核缓冲区中所保存的数据，拷贝到协议引擎中，包括：
通过调用直接存储访问引擎，将所述内核缓冲区中所保存的数据，拷贝到协议引擎中。
一种文件传输的控制装置，包括：
转存单元，用于将原先保存在应用程序地址空间的数据文件，转存到内核地址空间中；其中，所述内核地址空间包括内核缓冲区和socket缓冲区；
第一拷贝单元，用于将所述数据文件拷贝到所述内核缓冲区中；
第一切换单元，用于基于所述数据文件的属性信息，生成所述数据文件的文件描述符，并将所述文件描述符保存到所述socket缓冲区中；
第二切换单元，用于将所述socket缓冲区中所保存的数据，转存到所述内核缓冲区中；
第二拷贝单元，用于将所述内核缓冲区中所保存的数据，拷贝到协议引擎中。
可选的，所述转存单元具体用于：
通过调用transferTo函数，将原先保存在应用程序地址空间的数据文件，转存到内核地址空间中。
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，所述程序执行所述的文件传输的控制方法。
一种文件传输的控制设备，包括：处理器、存储器和总线；所述处理器与所述存储器通过所述总线连接；
所述存储器用于存储程序，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行所述的文件传输的控制方法。
本申请提供的技术方案，将原先保存在应用程序地址空间的数据文件，转存到内核地址空间中，其中，内核地址空间包括内核缓冲区和socket缓冲区，将数据文件拷贝到内核缓冲区中。基于数据文件的属性信息，生成数据文件的文件描述符，并将文件描述符保存到socket缓冲区中。将socket缓冲区中所保存的数据，转存到内核缓冲区中。将内核缓冲区中所保存的数据，拷贝到协议引擎中。相较于现有的文件传输方式，本申请所示方案仅仅进行两次上下文切换和两次数据拷贝，便能够实现数据文件的传输过程，使得文件传输效率得到明显提高，并有效减少CPU资源的开销。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种文件传输过程示意图；
图2为本申请实施例提供的一种文件传输的控制方法的流程示意图；
图3为本申请实施例提供的另一种文件传输过程示意图；
图4为本申请实施例提供的另一种文件传输过程示意图；
图5为本申请实施例提供的一种文件传输的控制装置的架构示意图；
图6为本申请实施例提供的一种文件传输的控制设备的架构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本文使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”；术语“一些实施例”表示“至少一些实施例”。其他术语的相关定义将在下文描述中给出。
需要注意，本公开中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对不同的装置、模块或单元进行区分，并非用于限定这些装置、模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。
需要注意，本公开中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。
需要说明的是，现有的文件传输方式具体可以为：应用程序调用read函数，进入内核态，上下文切换由用户空间切换为内核空间，由直接存储访问(Direct Memory Access，DMA)引擎将数据文件加载到内核空间；CPU再把数据文件从内核空间复制到用户空间；应用程序调用write函数，再次进入内核态，触发CPU把数据文件从用户空间复制到socket缓存区；最后再通过DMA引擎将socket缓存区中的数据文件复制到协议引擎中进行传送，进而返回用户空间进入用户态。显而易见的，现有的文件传输过程，数据文件需要在磁盘、内核缓冲区和用户缓冲区中进行了四次上下文切换以及四次数据拷贝，当数据文件大小远远大于内核缓冲区时，会造成性能瓶颈，影响文件传输效率。
具体的，现有文件传输方式可参见图1所示，由图1可见，现有文件传输方式所经历的四次上下文切换为：第一次是调用read函数引起一次用户态到内核态的上下文切换，系统将磁盘文件读到操作系统内核缓存区；第二次是调用read函数返回时引起另一次的上下文切换，将内核缓存区中的数据文件拷贝到应用程序缓存区；第三次是调用send函数引起第三次用户态到内核态的上下文切换，将应用程序缓冲区中数据文件拷贝到网络缓冲区；第四次是调用send函数会返回时产生第四次上下文切换，将网络缓冲区中的数据文件拷贝到协议引擎中。
如图2所示，为本申请实施例提供的一种文件传输的控制方法的流程示意图，包括如下步骤：
S201：将原先保存在应用程序地址空间的数据文件，转存到内核地址空间中。
其中，可通过调用transferTo函数，将原先保存在应用程序地址空间的数据文件，转存到内核地址空间中。在本申请实施例中，内核地址空间包括内核缓冲区和socket缓冲区。
需要说明的是，基于transferTo函数的功能特性，即零拷贝传输特性，能够使应用程序直接访问硬件设备的存储，操作系统内核除了进行必要的虚拟存储配置工作之外，不参与数据传输过程的其它任何事情。
S202：将数据文件拷贝到内核缓冲区中。
其中，可通过调用直接存储访问(Direct Memory Access，DMA)引擎，将数据文件拷贝到内核缓冲区中。
需要说明的是，DMA引擎为现有的数据传输引擎，能够允许不同速度的硬件装置来沟通，不依赖于CPU的大量中断负载。
S203：基于数据文件的属性信息，生成数据文件的文件描述符，并将文件描述符保存到socket缓冲区中，
其中，属性信息包括但不限于为：存储位置(即数据文件在内核地址空间中所占用的物理地址)和数据长度等。
可选的，可通过调用send函数，将文件描述符保存到socket缓冲区中。
需要说明的是，将文件描述符保存到socket缓冲区中这一过程，需要进行一次上下文切换。
S204：将socket缓冲区中所保存的数据，转存到内核缓冲区中。
其中，可通过调用sendfile函数，将socket缓冲区中所保存的数据，转存到内核缓冲区中。
需要说明的是，将socket缓冲区中所保存的数据，转存到内核缓冲区中这一过程，需要进行一次上下文切换。
S205：将内核缓冲区中所保存的数据，拷贝到协议引擎中。
其中，可通过调用DMA引擎，将内核缓冲区中所保存的数据，拷贝到协议引擎中。
具体的，上述S201-S205所示流程，可简化为图3和图4，由图3和图4可见，本实施例所述的文件传输过程(从应用程序地址空间中传输到协议引擎)可理解为：将原先保存在应用程序地址空间的数据文件，拷贝到预设的内核缓冲区中，并对数据文件的文件描述符进行两次上下文切换，使得文件描述符最终保存到内核缓冲区中，最后再将内核缓冲区中所保存的数据文件以及文件描述符，拷贝到协议引擎中。
由此可见，本实施例所示方案只需进行两次上下文切换以及两次数据拷贝，便可完成数据文件的传输过程，避免操作系统内核和应用程序地址空间、内核缓冲区之间的数据拷贝操作，减少多次上下文切换所带来的系统开销，帮助用户进程绕开操作系统内核空间直接访问硬件存储接口操作数据，从而解放CPU去执行其他任务，提升系统性能。
综上所述，相较于现有的文件传输方式，本实施例所示方案仅仅进行两次上下文切换和两次数据拷贝，便能够实现数据文件的传输过程，使得文件传输效率得到明显提高，并有效减少CPU资源的开销。
基于本申请实施例所示的文件传输的控制方法，本申请实施例还提供了一种文件传输的控制装置。
如图5所示，为本申请实施例提供一种文件传输的控制装置的架构示意图，包括：
转存单元100，用于将原先保存在应用程序地址空间的数据文件，转存到内核地址空间中；其中，内核地址空间包括内核缓冲区和socket缓冲区。
其中，转存单元100具体用于：通过调用transferTo函数，将原先保存在应用程序地址空间的数据文件，转存到内核地址空间中。
第一拷贝单元200，用于将数据文件拷贝到内核缓冲区中。
其中，第一拷贝单元200具体用于：通过调用直接存储访问引擎，将数据文件拷贝到内核缓冲区中。
第一切换单元300，用于基于数据文件的属性信息，生成数据文件的文件描述符，并将文件描述符保存到socket缓冲区中。
其中，第一切换单元300具体用于：通过调用send函数，将文件描述符保存到socket缓冲区中。
第二切换单元400，用于将socket缓冲区中所保存的数据，转存到内核缓冲区中。
其中，第二切换单元400具体用于：通过调用sendfile函数，将socket缓冲区中所保存的数据，转存到内核缓冲区中。
第二拷贝单元500，用于将内核缓冲区中所保存的数据，拷贝到协议引擎中。
其中，第二拷贝单元500具体用于：通过调用直接存储访问引擎，将内核缓冲区中所保存的数据，拷贝到协议引擎中。
综上所述，相较于现有的文件传输方式，本实施例所示方案仅仅进行两次上下文切换和两次数据拷贝，便能够实现数据文件的传输过程，使得文件传输效率得到明显提高，并有效减少CPU资源的开销。
需要说明的是，描述于本公开实施例中所涉及到的单元可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。其中，单元的名称在某种情况下并不构成对该单元本身的限定。
此外，本申请实施例中以上描述的功能可以至少部分地由一个或多个硬件逻辑部件来执行。例如，非限制性地，可以使用的示范类型的硬件逻辑部件包括：现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、片上系统(SOC)、复杂可编程逻辑设备(CPLD)等等。
本申请还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，程序执行上述本申请提供的文件传输的控制方法。
本申请还提供了一种文件传输的控制设备，如图6所示，包括：处理器601、存储器602和总线603。处理器601与存储器602通过总线603连接，存储器602用于存储程序，处理器601用于运行程序，其中，程序运行时执行上述本申请提供的文件传输的控制方法，包括如下步骤：
将原先保存在应用程序地址空间的数据文件，转存到内核地址空间中；其中，所述内核地址空间包括内核缓冲区和socket缓冲区；
将所述数据文件拷贝到所述内核缓冲区中；
基于所述数据文件的属性信息，生成所述数据文件的文件描述符，并将所述文件描述符保存到所述socket缓冲区中；
将所述socket缓冲区中所保存的数据，转存到所述内核缓冲区中；
将所述内核缓冲区中所保存的数据，拷贝到协议引擎中。
具体的，在上述实施例的基础上，所述将原先保存在应用程序地址空间的数据文件，转存到内核地址空间中，包括：
通过调用transferTo函数，将原先保存在应用程序地址空间的数据文件，转存到内核地址空间中。
具体的，在上述实施例的基础上，所述将所述数据文件拷贝到所述内核缓冲区中，包括：
通过调用直接存储访问引擎，将所述数据文件拷贝到内核缓冲区中。
具体的，在上述实施例的基础上，所述将所述文件描述符保存到所述socket缓冲区中，包括：
通过调用send函数，将所述文件描述符保存到所述socket缓冲区中。
具体的，在上述实施例的基础上，所述将所述socket缓冲区中所保存的数据，转存到所述内核缓冲区中，包括：
通过调用sendfile函数，将所述socket缓冲区中所保存的数据，转存到所述内核缓冲区中。
具体的，在上述实施例的基础上，所述将所述内核缓冲区中所保存的数据，拷贝到协议引擎中，包括：
通过调用直接存储访问引擎，将所述内核缓冲区中所保存的数据，拷贝到协议引擎中。
本申请实施例方法所述的功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算设备可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实施例对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算设备(可以是个人计算机，服务器，移动计算设备或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器、随机存取存储器、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种文件传输的控制方法，其特征在于，包括：
将原先保存在应用程序地址空间的数据文件，转存到内核地址空间中；其中，所述内核地址空间包括内核缓冲区和socket缓冲区；
将所述数据文件拷贝到所述内核缓冲区中；
基于所述数据文件的属性信息，生成所述数据文件的文件描述符，并将所述文件描述符保存到所述socket缓冲区中；
将所述socket缓冲区中所保存的数据，转存到所述内核缓冲区中；
将所述内核缓冲区中所保存的数据，拷贝到协议引擎中。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将原先保存在应用程序地址空间的数据文件，转存到内核地址空间中，包括：
通过调用transferTo函数，将原先保存在应用程序地址空间的数据文件，转存到内核地址空间中。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述数据文件拷贝到所述内核缓冲区中，包括：
通过调用直接存储访问引擎，将所述数据文件拷贝到内核缓冲区中。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述文件描述符保存到所述socket缓冲区中，包括：
通过调用send函数，将所述文件描述符保存到所述socket缓冲区中。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述socket缓冲区中所保存的数据，转存到所述内核缓冲区中，包括：
通过调用sendfile函数，将所述socket缓冲区中所保存的数据，转存到所述内核缓冲区中。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述内核缓冲区中所保存的数据，拷贝到协议引擎中，包括：
通过调用直接存储访问引擎，将所述内核缓冲区中所保存的数据，拷贝到协议引擎中。
7.一种文件传输的控制装置，其特征在于，包括：
转存单元，用于将原先保存在应用程序地址空间的数据文件，转存到内核地址空间中；其中，所述内核地址空间包括内核缓冲区和socket缓冲区；
第一拷贝单元，用于将所述数据文件拷贝到所述内核缓冲区中；
第一切换单元，用于基于所述数据文件的属性信息，生成所述数据文件的文件描述符，并将所述文件描述符保存到所述socket缓冲区中；
第二切换单元，用于将所述socket缓冲区中所保存的数据，转存到所述内核缓冲区中；
第二拷贝单元，用于将所述内核缓冲区中所保存的数据，拷贝到协议引擎中。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述转存单元具体用于：
通过调用transferTo函数，将原先保存在应用程序地址空间的数据文件，转存到内核地址空间中。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，所述程序执行权利要求1-6任一所述的文件传输的控制方法。
10.一种文件传输的控制设备，其特征在于，包括：处理器、存储器和总线；所述处理器与所述存储器通过所述总线连接；
所述存储器用于存储程序，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行权利要求1-6任一所述的文件传输的控制方法。
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