CN1389798A - 网络连接装置及应用其上的数据封包转移方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种网络连接装置及应用其上的数据封包转移方法,该装置信号连接于一计算机主机与一外部网络之间,该装置包括:一媒体存取控制器、一缓冲器以及一特征值判断器,其封包转移方法包括下列步骤:接收该外部网络所送入的数据封包;将所接收到的该数据封包暂存于设置在该网络连接装置中的一缓冲器内;根据该数据封包的一特征值判断该数据封包是否符合一转移条件;以及当该特征值符合时,使该计算机主机进行一中断服务,进而将存放于该缓冲器中的相关数据封包转移至该计算机主机。
Description
技术领域
本发明涉及一种网络连接装置及应用该装置的数据封包转移方法,尤指应用于信号连接至一计算机主机与一外部网络间的网络连接装置及其数据封包转移方法。
背景技术
请参见图1,其一具网络联机功能的个人计算机内部的常用架构方块示意图,其核心部份主要由微处理器10、北桥芯片11、南桥芯片12所构成,而内存111连接于北桥芯片11,至于网络卡121则可通过一外围组件连接接口总线(PCI Bus)而连接至北桥芯片11,而网络卡121中的媒体存取控制器1211(Media Access Controller,简称MAC)在某些组态中则可被直接整合于南桥芯片12中,至于物理装置(PHY)1212则与外部网络连接。
而当媒体存取控制单元1211进行数据封包的传送或接收时,媒体存取控制单元1211均会向微处理器10发出硬件中断信号,使得微处理器10放下目前任务而转向处理此媒体存取控制单元1211的驱动程序的中断服务例程(ISR)。
而现行一般媒体存取控制单元1211的中断信号产生的方式可分为下列几种:
1.每个数据封包或固定几个数据封包即发出一硬件中断信号。
2.每隔一段固定时间即发出一硬件中断信号。
3.采取混合上述第1种及第2种的方式。
在网络数据封包的传输流量(Troughput)很低时,如果使用第1种的方式该媒体存取控制单元1211所发出的硬件中断信号,可以使操作系统能够实时将数据封包取走并释放其原先占用的内存资源,但在传输流量很高时,不断产生的中断信号将导致微处理器10的运算资源被大量占用,使得系统整体效能大打折扣,如此一来,中断信号其效能会变得很差且微处理器10的使用率会很高。
另外,第2种所使用的方式在流量高时其所产生的中断信号能使得操作系统实时将数据封包取走并释放其原先占用的内存资源,且微处理器10的使用率也不高,但在流量低时,因其无法实时反应产生中断信号,会造成操作系统将数据封包取走的速度过于缓慢。
至于,采取第3种的方式必须根据网络数据封包的流量来调整其数据封包数量及时间来产生中断信号,然而在网络数据封包的传输流量(Troughput)不确定的情况下,很难控制该媒体存取控制单元1211于适当的时间发出硬件中断信号。
由于上述的中断信号产生方式只以数据封包的数量及时间的长短来调整中断的时机,这将导致微处理器10放下目前任务而转向读取数据封包的内容后,如果发现数据封包并不是某个数据段的最后一个封包时(如一个15kbyte的档案在传送时被分成10个数据封包),并不会通知应用程序将数据封包取走而是继续暂存于该内存111中,至于微处理器10则返回继续执行未完成的任务。每当媒体控制单元1211发出一硬件中断信号,微处理器10就必须不断重复上述动作,而占用微处理器10的运算资源,直到收到关于该数据段的最后一个数据封包,微处理器10才呼叫操作系统将媒体控制单元1211所接收到并暂存在内存111中的完整数据封包取走并释放其原先占用的内存资源。
然而,随着宽频网络的普及,系统通过媒体存取控制单元进行传送与接收的数据流量大增,因此微处理器10收到硬件中断信号的频率也随之大增,如此将导致微处理器10的运算资源被大量占用,使得系统整体效能大打折扣,尤其是在网络系统中,扮演一个服务各终端机的角色的服务器,其内部通常都必须具备数张网络卡,才能应付各式服务的需求,如果该服务器内的网络卡采取上述的方式来产生中断信号,那么过高的硬件中断频率会导致服务器效能下降甚至当机。而如何改善上述常用手段的缺失,为发展本发明的一主要目的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种网络连接装置及应用该装置的数据封包转移方法,以数据封包中的网络第三层协议内容来分析数据封包是否为数据段的最后的封包或是需要立即转移的封包,以便能够于最适当的时机产生中断信号,进而减少微处理器被过度占用的频率,使得系统整体效能能够正常运作。尤其是内部具备数张网络卡的服务器,如果该服务器内的网络卡采取本发明的方式来产生中断信号,不仅不会有过高的硬件中断频率,且服务器的效能也会显着提升。
本发明的目的是这样实现的:
本发明公开了一种网络连接装置,信号连接于一计算机主机与一外部网络之间,该网络连接装置包括:一媒体存取控制器,信号连接至该外部网络,其接收由该外部网络所传来的一数据封包;一缓冲器,信号连接于该媒体存取控制器,其暂存该媒体存取控制器所接收到的该数据封包;以及一特征值判断器,信号连接于该缓冲器,其根据该数据封包内部的一特征值判断该数据封包是否符合一转移条件,当该特征值符合时,驱动该媒体储存控制器发出一中断信号至该计算机主机,使该计算机主机因应该中断信号而进行一相对应的中断服务,进而将存放于该缓冲器中的该数据封包转移至该计算机主机;该缓冲器可为一静态随机存取内存(SRAM),而该特征值判断器为一微处理器。
本发明网络连接装置中,当该数据封包的该特征值不符合该转移条件时,则将该数据封包继续暂存于该缓冲器中,直到该特征值判断器检测到的数据封包同为组成一数据段的最后一数据封包时,才将组成该数据段的完整数据封包转移至该计算机主机。
本发明网络连接装置中,该网络连接装置更包括一闪存,信号连接于该特征值判断器,其存放该特征值判断器于启始运作时所需的数据记录。
本发明网络连接装置中,该特征值为该数据封包的一目的端地址(DA)、一数据类型及该数据封包的一特定内容。
本发明网络连接装置中,该数据封包的该特定内容为一硬件类型(Hardware Type)、一协议类型(Protocol Type)、一目的端的网际网络通讯协议地址(Target IP)、一目的端的硬件地址(Target HA)、一标志值(flags)及一代码位(Code Bits)其中之一或是其组合。
本发明网络连接装置中,该转移条件为:
当该数据封包的格式为需立刻转移的封包时,则立即将该数据封包转移至该计算机主机;当该数据封包的格式为需要将组成一数据段的所有数据封包同时进而转移的封包时,则需接收完组成该数据段的所有数据封包,才将组成该数据段的完整数据封包转移至该计算机主机。
本发明还公开了一种网络连接装置,信号连接于一计算机主机与一外部网络之间,该网络连接装置包括:一媒体存取控制器,信号连接至该外部网络,其接收由该外部网络所传来的一数据封包;一缓冲器,信号连接于该媒体存取控制器,其暂存该媒体存取控制器所接收到的该数据封包;以及一特征值判断器,信号连接于该缓冲器,其根据该数据封包内部的一特征值判断该数据封包是否符合一转移条件,当该特征值符合时,驱动该媒体储存控制器发出一中断信号至该计算机主机,使该计算机主机因应该中断信号而进行一相对应的中断服务,进而将存放于该缓冲器中的该数据封包及与其相关的多个数据封包一起转移至该计算机主机。
本发明还公开了一种数据封包转移方法,应用于信号连接至一计算机主机与一外部网络间的一网络连接装置上,该方法包括下列步骤:接收由该外部网络所传来的一数据封包;将所接收到的该数据封包暂存于设置在该网络连接装置中的一缓冲器内;根据该数据封包的一特征值判断该数据封包是否符合一转移条件;以及当该特征值符合时,使该计算机主机进行一中断服务,进而将存放于该缓冲器中的相关数据封包转移至该计算机主机。
本发明数据封包转移方法中,该数据封包是利用一媒体存取控制器来接收。
本发明数据封包转移方法中,该转移条件为:当该数据封包的格式为需立刻转移的封包时,则立即将该数据封包转移至该计算机主机;当该数据封包的格式为需要将组成一数据段的所有数据封包时,则需接收完组成该数据段的所有数据封包,才将组成该数据段的完整数据封包转移至该计算机主机。
本发明数据封包转移方法中,该特征值为该数据封包的一目的端地址(DA)、一数据类型及该数据封包的一特定内容。
本发明数据封包转移方法中,该数据封包的该特定内容为一硬件类型(Hardware Type)、一协议类型(Protocol Type)、一目的端的网际网络通讯协议地址(Target IP)、一目的端的硬件地址(Target HA)、一标志值(flags)及一代码位(Code Bits)其中之一或是其组合。
本发明还公开了一种数据封包转移方法,应用于信号连接至一计算机主机与一外部网络间的一网络连接装置上,该方法包括下列步骤:接收由该外部网络所传来的一数据封包;将所接收到的该数据封包暂存于设置在该网络连接装置中的一缓冲器内;根据该数据封包的一特征值判断该数据封包是否符合一转移条件;以及当该特征值符合时,使该计算机主机进行一中断服务,进而将存放于该缓冲器中的该数据封包及与其相关的多个数据封包一起转移至该计算机主机。
本发明利用下列附图及详细说明,得以更深入的了解。
附图说明
图1为一具网络联机功能的个人计算机内部的常用架构方块示意图;
图2为使用本发明网络连接装置连接计算机主机与外部网络的结构方块示意图;
图3为本发明较佳实施例方法的步骤流程示意图。本发明中各组件列示如下:
10:微处理器 11:北桥芯片
111:内存 12:南桥芯片
121:网络卡 1211:媒体存取控制芯片
1212:物理装置 20:计算机主机
201:微处理器 202:北桥芯片
203:南桥芯片 21:外部网络
22:网络连接装置 221:媒体存取控制器
222:缓冲器 223:特征值判断器
224:闪存 225:物理装置
具体实施方式
请参阅图2,其是本发明网络连接装置信号连接至计算机主机与外部网络的较佳实施例结构示意图,由图中可知该网络连接装置22主要利用电连接于北桥芯片202的媒体存取控制器(MAC)221(可整合于网络卡、网络芯片或是南桥芯片203中)来接收计算机主机20送出的数据封包或是外部网络21通过物理装置(PHY)225所传来的数据封包,并将所接收的数据封包先暂存于缓冲器222中,较佳地为静态随机存取内存(SRAM),再由特征值判断器223(可为一微处理器)来读取关于该数据封包的特征值,并由该特征值来判断该数据封包是否符合转移的条件。
其中该网络连接装置更包括一电子式可清除程序化只读存储器(EEPROM)224,也可为一闪存(F1ash Memory),信号连接于该特征值判断器,主要用来存放该特征值判断器于启始运作时所需加载的程序代码与初始数据。
至于该特征值可为该数据封包的目的端地址(DA)、数据类型及该数据封包中的网络第三层(Network Layer)协议内容。且该数据封包中的网络第三层协议所看到的封包类型举例来说有:1.地址解析协议格式的封包(ARP Packet)2.网际网络通讯协议的部分内容(IP fragment)3.传输控制协议/网际网络通讯协议(TCP/IP),可由其中一硬件类型(Hardware Type)、一协议类型(ProtocolType)、一目的端的网际网络通讯协议地址(Target IP)、一目的端的硬件地址(Target HA)、一标志值(flags)或是一代码位(Code Bits)等信息加以解析。
至于转移的条件可分为下列两种形式:1.该数据封包的格式属于需要立即转移出去的封包。2.该数据封包的格式属于需要将组成一数据段的所有完整数据封包同时进行转移。
关于第1种形式:数据封包的格式属于需要立即转移出去的封包。当数据封包符合上述转移条件时,特征值判断器223检测该数据封包的目的端地址(DA)、数据类型及该数据封包中的网络第三层协议内容确实正确无误且其内容完整时,则由特征值判断器223驱动媒体存取控制器221发出一中断信号至该计算机主机20的微处理器201,使微处理器201因应该中断信号而进行一相对应的中断服务,用以让操作系统(Operating System)将媒体存取控制器221所接收到并暂存在缓冲器222中的数据封包转移至外部网络21或是计算机主机20并释放其原先占用的内存资源。
如下表一所示为一以太网络封包(Ethernet Packet)的部分内容,其是属于应立即传送出去的数据封包,则特征值判断器223需检测该数据封包的目的端地址(DA)、数据类型是否为0806及分析该数据封包中的网络第三层(Network Layer)内容是否正确无误。
表一
目的端地址 | 数据类型(0806) | 地址解析协议格式的封包内容 |
至于该地址解析协议格式的封包内容(Address ResolutionProtocol,ARP Packet)可为如下表二所述:
表二
硬件类型(Hardware Type) |
协议类型(Protocol Type) |
目的端的网际网络通讯协议地址(Target IP) |
目的端的硬件地址(Target HA) |
而当网络连接装置22的特征值判断器223检测无误时,就可将数据封包传送出去。
关于第2种形式:该数据封包的格式属于需要将组成一数据段的所有完整数据封包同时进行转移,才能使计算机主机20的微处理器201呼叫操作系统取走完整的数据封包。因此,当该特征值判断器223判断该数据封包并不是组成该数据段的最后一数据封包时,该数据封包并不符合转移的条件,则需将该数据封包继续暂存于该缓冲器中,直到该特征值判断器223检测到后续的数据封包为组成该数据段的最后一数据封包时,才将组成该数据段的所有完整数据封包转移至外部网络21或是计算机主机20。
如下表三所示为一网际网络协议封包(IP Packet)的部分内容,其属于需要同时将组成一数据段的所有完整数据封包进行转移,对于计算机主机20才会有意义,则特征值判断器223需检测该数据封包的目的端地址(DA)、数据类型是否为0800及网际网络协议文件头(IP Header)内容中的标志值(flags)。
表三
目的端地址 | 数据类型(0800) | 网际网络协议文件头(IP Header)内容 |
当标志值为001时表示该数据封包并不是最后一个封包,当标志值为000时表示该数据封包是最后一个封包,则可将组成该数据段的所有完整数据封包依序转移至外部网络21或是计算机主机20。
如下表四所示为一传输控制协议封包(TCP Packet)的部分内容,其与网际网络协议封包(IP Packet)属于相同类型的格式,不同的是其是根据传输控制协议档头(TCP Header)内容中的代码位(Code Bits)来判断该数据封包是否为最后一个封包。当代码位的最后一个位为0时表示封包并未传输完毕所以并不是最后一个封包,当代码位的最后一个位为1时表示封包已经传输完毕,因此可将组成该数据段的所有完整数据封包依序转移至外部网络21或是计算机主机20。
表四
目的端地址 | 数据类型(0800) | 传输控制协议档头内容 |
而应用于上述网络连接装置的数据封包转移方法的步骤流程示意图可参见图3所示,首先,由媒体存取控制器接收由计算机主机或是外部网络所传送的数据封包,并将该数据封包暂存于缓冲器内,然后,利用特征值判断器读取并分析该数据封包的目的端地址、数据类型及该数据封包中的网络第三层协议内容是否符合转移的条件,当该数据封包符合时,使计算机主机进行一中断服务,用以让操作系统将暂存在缓冲器中的数据封包转移至外部网络或是计算机主机,至于,若该数据封包不符合转移条件时,则将其继续暂存于该缓冲器中,直到该特征值判断器检测到后续接收的数据封包为同组成一数据段的最后一数据封包时,才将组成该数据段的所有完整数据封包由缓冲器内依序转移至外部网络或是计算机主机。
当然若数据段的档案太大,造成缓冲器的内存容量无法一次收完整段的数据封包时,那么本发明必须于缓冲器的存储容量快存满时,先产生一中断信号将储存于缓冲器的数据封包先往操作系统上传,如此才有足够的内存空间来继续储存后续接收的数据封包,至于何时要产生中断信号,则可根据媒体存取控制器接收数据封包的速度来决定。
综合上面所述,本发明以数据封包中的网络第三层协议内容来分析数据封包是否为数据段的最后的封包或是需要立即转移的封包,以便能够于最适当的时机产生中断信号,进而减少微处理器被过度占用的频率,使得系统整体效能能够正常运作。尤其是内部具备数张网络卡的服务器,如果该服务器内的网络卡采取本发明的方式来产生中断信号,不仅不会有过高的硬件中断频率,且服务器的效能也会显着提升。
任何本领域普通技术人员依本发明的构思所做的任何等效变化应属于本发明的专利保护范围。
Claims (10)
1.一种网络连接装置,信号连接于一计算机主机与一外部网络之间,其特征在于,该网络连接装置包括:
一媒体存取控制器,信号连接至该外部网络,其接收由该外部网络所传来的一数据封包;
一缓冲器,信号连接于该媒体存取控制器,其暂存该媒体存取控制器所接收到的该数据封包;以及
一特征值判断器,信号连接于该缓冲器,其根据该数据封包内部的一特征值判断该数据封包是否符合一转移条件,当该特征值符合时,驱动该媒体储存控制器发出一中断信号至该计算机主机,使该计算机主机因应该中断信号而进行一相对应的中断服务,进而将存放于该缓冲器中的该数据封包转移至该计算机主机。
2.如权利要求1所述的网络连接装置,其特征在于,该缓冲器为一静态随机存取内存(SRAM),该特征值判断器为一微处理器,而当该数据封包的该特征值不符合该转移条件时,则将该数据封包继续暂存于该缓冲器中,直到该特征值判断器检测到的数据封包同为组成一数据段的最后一数据封包时,才将该数据段转移至该计算机主机。
3.如权利要求1所述的网络连接装置,其特征在于,该网络连接装置更包括一闪存,信号连接于该特征值判断器,其存放该特征值判断器于启始运作时所需加载的程序代码与初始数据,至于该特征值为该数据封包的一目的端地址(DA)、一数据类型及该数据封包的一特定内容,而该数据封包的该特定内容为一硬件类型(Hardware Type)、一协议类型(Protocol Type)、一目的端的网际网络通讯协议地址(Target IP)、一目的端的硬件地址(Target HA)、一标志值(flags)及一代码位(Code Bits)其中之一或是其组合。
4.如权利要求1所述的网络连接装置,其特征在于,该转移条件为:
当该数据封包的格式为需立刻转移的封包时,则立即将该数据封包转移至该计算机主机;
当该数据封包的格式为需要将组成一数据段的所有数据封包同时进而转移的封包时,则需接收完组成该数据段的所有数据封包,才将该数据段转移至该计算机主机。
5.一种网络连接装置,信号连接于一计算机主机与一外部网络之间,其特征在于,该网络连接装置包括:
一媒体存取控制器,信号连接至该外部网络,其接收由该外部网络所传来的一数据封包;
一缓冲器,信号连接于该媒体存取控制器,其暂存该媒体存取控制器所接收到的该数据封包;以及
一特征值判断器,信号连接于该缓冲器,其根据该数据封包内部的一特征值判断该数据封包是否符合一转移条件,当该特征值符合时,驱动该媒体储存控制器发出一中断信号至该计算机主机,使该计算机主机因应该中断信号而进行一相对应的中断服务,进而将存放于该缓冲器中的该数据封包及与其相关的多个数据封包一起转移至该计算机主机。
6.一种数据封包转移方法,应用于信号连接至一计算机主机与一外部网络间的一网络连接装置上,其特征在于,该方法包括下列步骤:
接收由该外部网络所传来的一数据封包;
将所接收到的该数据封包暂存于设置在该网络连接装置中的一缓冲器内;
根据该数据封包的一特征值判断该数据封包是否符合一转移条件;以及
当该特征值符合时,使该计算机主机进行一中断服务,进而将存放于该缓冲器中的该数据封包转移至该计算机主机。
7.如权利要求6所述的数据封包转移方法,其特征在于,该数据封包利用一媒体存取控制器来接收。
8.如权利要求6所述的数据封包转移方法,其特征在于,该转移条件为:
当该数据封包的格式为需立刻转移的封包时,则立即将该数据封包转移至该计算机主机;
当该数据封包的格式为需要将组成一数据段的所有数据封包同时进而转移的封包时,则需接收完组成该数据段的所有数据封包,才将该数据段的多个数据封包转移至该计算机主机。
9.如权利要求6所述的数据封包转移方法,其特征在于,该特征值为该数据封包的一目的端地址(DA)、一数据类型及该数据封包的一特定内容,而该数据封包的该特定内容为一硬件类型(Hardware Type)、一协议类型(ProtocolType)、一目的端的网际网络通讯协议地址(Target IP)、一目的端的硬件地址(Target HA)、一标志值(flags)及一代码位(Code Bits)其中之一或是其组合。
10.一种数据封包转移方法,应用于信号连接至一计算机主机与一外部网络间的一网络连接装置上,其特征在于,该方法包括下列步骤:
接收由该外部网络所传来的一数据封包;
将所接收到的该数据封包暂存于设置在该网络连接装置中的一缓冲器内;
根据该数据封包的一特征值判断该数据封包是否符合一转移条件;以及
当该特征值符合时,使该计算机主机进行一中断服务,进而将存放于该缓冲器中的该数据封包及与其相关的多个数据封包一起转移至该计算机主机。
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