JP7321913B2 - 通信装置、制御方法およびプログラム - Google Patents

Description

本発明はパケット送信を行う通信装置に関する。

通信装置の送信処理は、通信装置内のＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）に搭載されたプロトコルスタックにより実行される。プロトコルスタックの送信処理では、アプリケーションから送信ＡＰＩ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）で指定された送信データに対し、データを送信するために必要なプロトコル処理が実行される。

プロトコル処理を実行する際に、送信ＡＰＩにより指定されたユーザデータはアプリケーションバッファからプロトコルスタックが管理するバッファ（送信バッファ、ネットワークバッファ）へコピーされる。送信バッファ内に格納されているユーザデータに対し、ＴＣＰヘッダ（またはＵＤＰヘッダ）およびＩＰヘッダを生成して付加することでパケットが形成され、当該パケットが外部へ送信される。ＴＣＰはＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌの略である。ＵＤＰはＵｓｅｒ Ｄａｔａｇｒａｍ Ｐｒｏｔｏｃｏｌの略である。

この送信処理を高速化するための方法として、ゼロコピー（Ｚｅｒｏ－ｃｏｐｙ）がある。ゼロコピーでは、送信バッファへのコピーを実施しないので、コピー処理にかかる時間を省略することが出来、その結果、送信処理を高速化することが出来る（特許文献１）。

また、Ｌｉｎｕｘ（登録商標）などのＯＳでは、データをより効率よく送信するための送信ＡＰＩとしてｓｅｎｄｍｍｓｇ（）が実装されている。ＯＳはＯｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍの略である。ｓｅｎｄｍｍｓｇ（）では、複数のメッセージを一度のＡＰＩコールで指定することが出来る。

特開２００８－１４８１８１号公報

しかし、一回のＡＰＩコールで複数のメッセージによる大容量のデータ送信を行い、かつその送信処理にゼロコピーが適用されている場合には、アプリケーションバッファを大きく占有してしまうことになる。特に送信するデータの通信プロトコルに再送制御が含まれている場合、データが通信相手に全て送信出来たことを確認出来るまで、アプリケーションバッファを解放することが出来ない。

本発明は、上述の課題を鑑み、パケット送信の際に使用するデータ格納部を効率的に使用できるようにすることを目的とする。

本発明の一つの態様による通信装置は、他の通信装置に送信するデータを格納する第一の格納手段と、前記第一の格納手段に格納されているデータのコピー先となる第二の格納手段と、前記データに使用する通信プロトコルに応じた通信ヘッダを生成する第一の生成手段と、前記通信ヘッダと前記データの格納位置情報とに基づいて、パケットを生成する第二の生成手段と、前記通信プロトコルが再送制御を含まない場合、前記第一の格納手段内の前記データの格納位置を前記格納位置情報とし、前記通信プロトコルが再送制御を含む場合、前記第二の格納手段内の前記データの格納位置を前記格納位置情報とする制御手段と、を有する。

本発明によれば、パケット送信の際に使用するデータ格納部を効率的に使用できる。

実施形態１の情報処理装置の構成を示すブロック図。 パケット管理構造体の構造を示す図。 パケット送信処理を示すフローチャート。 データエリアを持たないパケット管理構造体を利用する場合のパケット送信処理を示すフローチャート。 実施形態２の情報処理装置の構成を示すブロック図。 ラージパケットを利用する場合のパケット送信処理を示すフローチャート。 ラージパケットの構成例を示す図。 実施形態３のパケット送信処理を示すフローチャート。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下の実施形態は本発明を限定するものではなく、また、実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の解決手段に必須のものとは限らない。実施形態の構成は、本発明が適用される装置の仕様や各種条件（使用条件、使用環境等）によって適宜修正または変更され得る。本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって確定されるのであって、以下の個別の実施形態によって限定されない。

＜実施形態１＞
＜情報処理装置のハードウェアおよび機能構成＞
本実施形態に係る情報処理装置１００のブロック構成を図１に示す。
情報処理装置１００は、情報処理装置１００の全体の処理を実行する主処理部１０１と、通信プロトコル処理を実行する通信処理部１０５とを有する。主処理部１０１と通信処理部１０５はバスブリッジＢにより相互に接続されている。本実施形態の情報処理装置１００は、後述するように、ネットワーク１２０を介して外部装置との通信を行うことができるので、通信装置と称することもできる。情報処理装置１００は、例えば、通信機能を備えるパーソナルコンピュータ、タブレット端末、スマートフォン、カメラ、プリンタ、プロジェクタなどである。

主処理部１０１は、メインＣＰＵ１０２とメインメモリ１０３を有する。
メインＣＰＵ１０２は、プログラムの実行を行い、情報処理装置１００全体の制御を実行する。実行するプログラムにはＯＳやアプリケーションが含まれる。
メインメモリ１０３は、メインＣＰＵ１０２や後述するサブＣＰＵ１１１が各処理を実行する際に必要となるデータやプログラムなどを格納する。メインメモリ１０３は、例えば、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などの半導体メモリである。

メインメモリ１０３はアプリケーションバッファ１０４を有する。メインＣＰＵ１０２の制御の下で、アプリケーションバッファ１０４には、アプリケーションが使用するデータが格納される。例えば情報処理装置１００がカメラである場合、動画像をクラウドへアップロードするアプリケーションが、撮像したデータをアプリケーションバッファ１０４へ格納する。その後、格納されたデータに対する送信処理が開始される。
また、アプリケーションバッファ１０４は、通信処理部１０５からもアクセス可能な領域である。なお、以下の記載において「アプリケーションデータ」とは、メインＣＰＵ１０２上で動作するアプリケーションが情報処理装置１００からネットワーク１２０を介して外部装置（通信対向装置）へ送出しようとするデータを指す。

通信処理部１０５は、サブＣＰＵ１１１と、オンチップメモリ１０６と、データ転送部１０８と、ＬＡＮ制御部１０９と、ＷＬＡＮ制御部１１０とを有する。ＬＡＮはＬｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋの略である。ＷＬＡＮはＷｉｒｅｌｅｓｓ ＬＡＮの略である。
サブＣＰＵ１１１は、情報処理装置１００の通信処理および制御を実行する（通信処理に関するプログラムの実行を行う）。実行するプログラムには、ＯＳおよびプロトコルスタックが含まれる。

オンチップメモリ１０６は、サブＣＰＵ１１１およびデータ転送部１０８がアクセス可能なメモリである。オンチップメモリ１０６は、例えば、ＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などの半導体メモリであり、メインメモリ１０３から高速にアクセスすることが可能である。

オンチップメモリ１０６の内部には、サブＣＰＵ１１１によりパケット管理構造体１０７が複数構築される。パケット管理構造体１０７は、サブＣＰＵ１１１が送信データおよび受信データを取り扱う際に使用され、送信バッファや受信バッファとして使用される。パケット管理構造体１０７はデータ送受信処理に必要になったタイミングで獲得（構築され）、データ送受信処理が終了したら（つまり、パケット管理構造体１０７が不必要になったら）解放される。パケット管理構造体１０７については図２を用いて後述する。

データ転送部１０８は、サブＣＰＵ１１１の指示に基づきメモリ間のデータ転送およびメモリ内のデータ転送を実行する。データ転送部１０８はＤＭＡ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｍｅｍｏｒｙ Ａｃｃｅｓｓ）コントローラを含む。ＤＭＡを利用すると、サブＣＰＵ１１１のメモリコピーによるデータ転送より高速にデータ転送を実行することが出来る。
ＬＡＮ制御部１０９は、ネットワーク１２０へ接続する有線通信インターフェースであり、伝送パケット（送信パケット、受信パケット）の送信および受信を実行する。ＬＡＮ制御部１０９は、伝送メディアのＰＨＹおよびＭＡＣ（伝送メディア制御）ハードウェア回路を含む。例えば、ＬＡＮ制御部１０９のインターフェースがＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）に適合したインターフェースである場合、ＬＡＮ制御部１０９はイーサネットＮＩＣであってよい。なお、ＮＩＣとはＮｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｃａｒｄの略である。

ＷＬＡＮ制御部１１０は、ネットワーク１２０に接続する無線通信インターフェースであり、伝送パケットの送受信を実行する。ＷＬＡＮ制御部１１０は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｂ／ｇ／ｎ／ａｃ等の無線ＬＡＮ制御を実行するコントローラおよびＲＦ回路を含む。なお、ＬＡＮ制御部１０９およびＷＬＡＮ制御部１１０をまとめて、送信部と称してもよい。
サブＣＰＵ１１１は、パケット生成部１１２を有する。パケット生成部１１２は、アプリケーションからのパケット送信要求（データ送信要求）を受け、送信パケットを生成する。送信パケットを生成する際、ネットワーク１２０の最大転送単位（ＭＴＵ：Ｍａｘｉｍｕｍ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｕｎｉｔ）を基準にして送信パケットを分割して生成する。

＜パケット管理構造体の構造＞
図２は、パケット管理構造体１０７の例を示す。パケット管理構造体１０７は、サブＣＰＵ１１１の起動時にオンチップメモリ１０６の所定の領域に構築され、送信処理および受信処理内で必要に応じて、ネットワークバッファ（送信バッファおよび受信バッファ）の獲得（取得）や解放が実行される。サブＣＰＵ１１１は、例えば、情報処理装置１００の起動時と同時に起動される。なお、パケット管理構造体１０７は、メインメモリ１０３に構築してもよい。メインメモリ１０３に構築されるパケット管理構造体１０７は、オンチップメモリ１０６に構築されたパケット管理構造体１０７と同様に扱うことが出来る。
パケット管理構造体１０７は、２種類のパケット管理構造体（データエリアを有するパケット管理構造体と、データエリアを有さないパケット管理構造体）を有する。図２のバッファ２００～２０２はデータエリアを有するパケット管理構造体であり、バッファ２１０～２１２はデータエリアを有さないパケット管理構造体である。

各パケット管理構造体２００、２０１、２０２、２１０、２１１、２１２は、共通のメンバー（構成部分）として次バッファアドレス、次パケットアドレス、有効データ長およびデータポインタを有する。なお、図２では、各パケット管理構造体がメモリ上の連続領域に配置されているが、必ずしも連続領域に配置されている必要は無い。
パケット管理構造体の各メンバーについて、以下に説明する。本実施形態における、データエリア以外の各メンバー内の情報は、全てパケット生成部１１２により設定される。

次バッファアドレスは、他のパケット管理構造体のアドレス情報を示す。例えばパケット管理構造体２００に連結されるパケット管理構造体がパケット管理構造体２０２である場合は、パケット管理構造体２００の次バッファアドレスには０ｘ２０００１４００が格納されている。一つのパケット管理構造体が有しているデータエリアに収まらないサイズのデータを格納したい場合に、パケット管理構造体を連結して格納することがあり、その際に本メンバーである「次バッファアドレス」が使用される。なお、パケット管理構造体２００に連結されるパケット管理構造体は、パケット管理構造体２０１でもよい。

次パケットアドレスは、パケット間の区切りを示すために使用される。次パケットアドレスに格納される情報は、次バッファアドレス同様、他のパケット管理構造体のアドレス情報である。
有効データ長は、データエリアに格納されているデータの長さを示す。有効データ長は、送信データのサイズ情報である。有効データ長が記憶される領域は、サイズ情報領域と称することができる。
データポインタは、パケット管理構造体が持つデータが格納されているメモリアドレスを示す。パケット管理構造体がデータエリアを有するパケット管理構造体である場合、データポインタはデータエリア内のアドレスを指すことになる。パケット管理構造体がデータエリアを持たないパケット管理構造体である場合、データポインタはパケット管理構造体外のメモリアドレスを指すことになる。本実施形態では、パケット管理構造体がデータエリアを持たないパケット管理構造体である場合、データポインタは、アプリケーションバッファ１０４内のメモリアドレスを指す。

データエリアには、データが格納される。本実施形態では、送信パケットのペイロードが格納される。ペイロードはパケット生成部１１２によって書き込まれるか、パケット生成部１１２の指示に基づいてデータ転送部１０８によって書き込まれる。

＜パケット送信処理フロー＞
サブＣＰＵ１１１がパケットを生成して送信する処理について、図３に示したフローチャートを用いて説明する。図３では、データエリアを有するパケット管理構造体のみを使用してパケット生成して送信する処理について説明する。ＳはＳｔｅｐの略である。
本フローチャートの処理は、メインＣＰＵ１０２上で動作するアプリケーションが送信ＡＰＩを呼び出すことで開始する（Ｓ３０１）。ここでは、送信ＡＰＩとしてｓｅｎｄ（）やｓｅｎｄｔｏ（）が呼び出されるとする。送信するデータ（以下、「送信データ」と称する）はアプリケーションバッファ１０４に格納されているとする。送信ＡＰＩにより送信データサイズが決まる。

Ｓ３０２において、パケット生成部１１２は送信データサイズに応じてパケット管理構造体１０７を取得する。ここでは、データエリアを有するパケット管理構造体を取得するものとし、複数のパケット管理構造体が必要な場合は、次バッファアドレス情報を利用してパケット管理構造体同士の連結を行う。
Ｓ３０３において、パケット生成部１１２は送信データをアプリケーションバッファ１０４からパケット管理構造体内のデータエリアへコピーする。Ｓ３０３のコピー処理により、送信データがパケット管理構造体に格納されたことになる。コピー先であるパケット管理構造体内のデータポインタには、データエリア内のメモリアドレスを設定し、有効データ長にはコピーしたデータサイズを設定する。データコピーの実行には、データ転送部１０８を利用することが出来る。データコピー完了後、コピーしたデータに対する送信処理が開始される。

Ｓ３０４において、パケット生成部１１２はコピーした送信データの中から送信する送信データのデータサイズを決定する。パケット生成部１１２は、データサイズをＭＴＵサイズに基づいて決定する。情報処理装置１００がＴＣＰを通信プロトコルに使用している場合は、パケット生成部１１２は、ＭＳＳ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｓｅｇｍｅｎｔ Ｓｉｚｅ）に基づいてデータサイズを決定する。

Ｓ３０５において、パケット生成部１１２は送信データに対応する通信ヘッダを生成する。つまり、パケット生成部１１２は、送信データに使用する通信プロトコルに応じた通信ヘッダを生成する。また、パケット生成部１１２は、生成した通信ヘッダを格納するためのパケット管理構造体１０７を取得する。本実施形態では、パケット生成部１１２は、データエリアを有するパケット管理構造体を取得し、当該パケット管理構造体のデータエリアに通信ヘッダを格納する。パケット生成部１１２はヘッダを生成するので、ヘッダ生成部を兼ねる。
Ｓ３０６において、パケット生成部１１２は通信ヘッダが格納されたパケット管理構造体１０７と送信データが格納されたパケット管理構造体１７０を連結し、パケットを生成する。具体的には、通信ヘッダが格納されたパケット管理構造体の次バッファアドレス情報に、送信データの先頭が格納されたパケット管理構造体のアドレスを設定する。この時点で送信データのパケット化（送信パケットの生成）が完了したことになる。

Ｓ３０７において、サブＣＰＵ１１１は、Ｓ３０６で生成した送信パケットを、ネットワーク１２０を介して外部へ送出する。より詳しくは、サブＣＰＵ１１１の制御の下で、ＬＡＮ制御部１０９またはＷＬＡＮ制御部１１０は、送信パケットを構成するパケット管理構造体内のデータポインタと有効データ長を参照し、送信パケットの送信を行う。
Ｓ３０８において、パケット生成部１１２は、送信が完了した送信パケットを構成していたパケット管理構造体１０７を解放する。

Ｓ３０９において、サブＣＰＵ１１１は、Ｓ３０３でコピーされた送信データの中で未送信の送信データが存在しているかを判定する。Ｓ３０９の判定結果がＹｅｓの場合、Ｓ３０４へ戻り、送信処理（Ｓ３０４～Ｓ３０８）が実行される。Ｓ３０３でコピーされた送信データが全て送信されている場合、Ｓ３０９の判定結果はＮｏとなり、送信処理を終了する（Ｓ３１０）。一連の送信ＡＰＩの処理が完了した後、アプリケーションはアプリケーションバッファ１０４に格納していた送信データを削除し、空いたバッファ領域を次の送信データを格納するなど再び利用することが出来るようになる。

次にサブＣＰＵ１１１が、データエリアを持たないパケット管理構造体も使用してパケットを生成し送信する処理について図４に示したフローチャートを用いて説明する。
本フローチャートの処理は、メインＣＰＵ１０２上で動作するアプリケーションが送信ＡＰＩを呼び出すことで開始する（Ｓ４０１）。送信データはアプリケーションバッファ１０４に格納されている。

Ｓ４０２において、サブＣＰＵ１１１は送信に使用する通信プロトコルが再送制御を含むか否かを判定する。判定結果がＹｅｓの場合、Ｓ４０３へ進む。判定結果がＮｏの場合、Ｓ４０５へ進む。再送制御を含む通信プロトコルは、例えばＴＣＰである。再送制御を含まない通信プロトコルは、例えばＵＤＰである。

Ｓ４０３において、パケット生成部１１２はデータエリアを有するパケット管理構造体を取得する。
Ｓ４０４において、パケット生成部１１２は、Ｓ４０３で取得したパケット管理構造体内のデータエリアへ、アプリケーションが送信ＡＰＩで指定した送信データをコピーする。コピー先であるパケット管理構造体内のデータポインタには、データエリア内のメモリアドレスを設定し、有効データ長にはコピーしたデータサイズを設定する。

Ｓ４０５において、パケット生成部１１２はデータエリアを持たないパケット管理構造体を取得する。
Ｓ４０６において、パケット生成部１１２は、Ｓ４０５で取得したパケット管理構造体内のデータポインタに、アプリケーションが送信ＡＰＩで指定した送信データが格納されたアドレスを設定し、有効データ長にデータサイズを設定する。Ｓ４０６では、データのコピーは実施されない。
Ｓ４０７、Ｓ４０８およびＳ４０９の各処理は、図３のＳ３０４、Ｓ３０５およびＳ３０６の処理と同一であるため、説明を省略する。パケット管理構造体がデータエリアを有するか否かによらず、処理は共通である。なお、データのコピーを実施しない場合（Ｓ４０６）、Ｓ３０４の「コピーした送信データの中から送信する送信データのデータサイズを決定する」は「コピーしていない送信データの中から送信する送信データのデータサイズを決定する」と読み替える。

Ｓ４１０において、サブＣＰＵ１１１はＬＡＮ制御部１０９またはＷＬＡＮ制御部１１０により、パケットを構成するパケット管理構造体内のデータポインタと有効データ長を参照し、送信データの送信を行う。データエリアを持たないパケット管理構造体である場合は、送信データはアプリケーションバッファ１０４から読み出されて送信される。即ちゼロコピーで送信されることになる。ゼロコピーで送信される場合、パケット管理構造体へのコピーを省略できるので、送信処理を高速化することができる。
Ｓ４１１において、サブＣＰＵ１１１は、Ｓ４０４若しくはＳ４０６でパケット管理構造体へ設定した送信データの中で未送信または通信相手（通信対向装置）へ未到達の送信データが存在しているかを判定する。判定結果がＹｅｓの場合、Ｓ４０７へ戻り、送信処理（Ｓ４０７～Ｓ４１０）が実行される。送信データが全て送信されている場合、判定結果はＮｏとなり、Ｓ４１２へ進む。
Ｓ４１２において、サブＣＰＵ１１１は、パケット管理構造体内のデータエリアへ送信データをコピーしたかを判定する。なお、Ｓ４１２の判定はこのような判定に限定されず、再度サブＣＰＵ１１１は送信に使用する通信プロトコルが再送制御を含むか否かを判定するようにしてもよい。Ｓ４１２の判定結果がＹｅｓの場合は、Ｓ４１３へ進む。Ｓ４１２の判定結果がＮｏの場合は、Ｓ４１８へ進む。

Ｓ４１３において、パケット生成部１１２は、パケットを送信した通信相手からデータ到達通知が届いているパケットに対し、パケットを構成していたパケット管理構造体を解放する。ここで、データ到達通知とは、例えばＴＣＰにおけるＡＣＫ（ＡＣＫｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔ）である。そして、Ｓ４１４において、パケット生成部１１２は、Ｓ４０１で送信データが格納されていたアプリケーションバッファ１０４を解放する。
Ｓ４１５において、サブＣＰＵ１１１は、未解放のパケット管理構造体が存在するかを判定する。未解放のパケット管理構造体が存在する場合には、Ｓ４１６において、サブＣＰＵ１１１は、未解放のパケット管理構造体に対応するパケットのデータ到達通知が届くのを待ち受ける。なお、この際に、適宜、再送処理を行ってもよい。この場合、Ｓ４０４でコピーしていた送信データを用いてパケットを生成し再送する。
そして、パケットを送信した通信相手からデータ到達通知が届いているパケットに対し、パケットを構成していたパケット管理構造体を解放する。その後、Ｓ４１７（送信処理の終了）に進む。
Ｓ４１５の判定結果がＮｏの場合、Ｓ４１７に進む。

Ｓ４１２の判定結果がＮｏの場合、Ｓ４０５で取得したパケット管理構造体を全て解放する（Ｓ４１８）。そして、Ｓ４１９において、パケット生成部１１２は、Ｓ４０１で送信データが格納されていたアプリケーションバッファ１０４を解放する。

図４のフローチャートの処理によって、パケット管理構造体内のデータエリアへ送信データをコピーしない（あるいは再送制御を含まない通信プロトコルを使用する）送信処理においてのみ、ゼロコピーを適用することが出来る。本フローチャートの処理では、使用する通信プロトコルによってゼロコピーの適用、非適用を決定しているが、例えばアプリケーションの指定に基づいてゼロコピーの適用、非適用を決定してもよい。

また、図４のフローチャートの処理によって、ｓｅｎｄｍｍｓｇ（）などの一回のＡＰＩコールで複数のメッセージによる大容量のデータ送信時であっても、適切なゼロコピーの適用が可能である。
従来技術では、特に送信するデータの通信プロトコルに再送制御が含まれている場合（例えば、ＴＣＰの場合）、データが通信相手に全て送信出来たことを確認出来るまで、アプリケーションバッファを解放することが出来なかった。本実施形態では、再送制御を含む通信プロトコルの場合、ゼロコピーを適用しないので、アプリケーションバッファを占有し続けるという問題は生じない。

＜実施形態２＞
以下、本発明の実施形態２について図５～図７を参照して説明する。以下の説明において、実施形態１と同様な構成や処理については、同じ参照番号を付ける。

＜情報処理装置のハードウェアおよび機能構成＞
本実施形態に係る情報処理装置１００Ａのブロック構成を図５に示す。図１に示した情報処理装置１００との相違点は、通信処理部１０５がパケット分割部１１４を有していることと、サブＣＰＵ１１１がラージパケット生成部１１３を有していることである。以下、２つの相違点を中心に、情報処理装置１００Ａについて説明する。

ラージパケット生成部１１３は、ＭＴＵサイズに関わらず送信ＡＰＩで指定されたサイズのパケットを生成する（例えば、８ｋｂｙｔｅｓ～１６ｋｂｙｔｅｓのパケット）。ラージパケットと通常のパケットとの違いは、基本的にデータサイズのみであり、ラージパケットは、通常のパケット同様、送信データと送信データに対する通信プロトコルヘッダとを一組含んでいる。通常のパケットの生成にかかる処理負荷とラージパケット生成にかかる処理負荷には大きな違いは無い。
パケット分割部１１４は、ラージパケットを入力情報として、ラージパケットを複数のパケットに分割して出力することが出来る。パケット分割部１１４は、ラージパケット内の通信プロトコルヘッダを複製および修正することで複数のヘッダを生成し、さらに複数に分割した送信データと連結することで、複数のパケットの生成を行う。
ラージパケット生成部１１３とパケット分割部１１４を利用することで、１パケットずつ生成するよりも効率的にパケット生成を行うことが出来る。

サブＣＰＵ１１１が、ラージパケットを使用してパケット生成して送信する処理について図６のフローチャートを用いて説明する。
本フローチャートの処理は、メインＣＰＵ１０２上で動作するアプリケーションが送信ＡＰＩを呼び出すことで開始する（Ｓ６０１）。送信データはアプリケーションバッファ１０４に格納されている。

Ｓ６０２において、サブＣＰＵ１１１は、アプリケーションに使用された（呼び出された）送信ＡＰＩがｓｅｎｄｍｍｓｇ（）であるかを判定する。Ｓ６０２の判定結果がＹｅｓの場合は、Ｓ６０４へ進む。Ｓ６０２の判定結果がＮｏの場合、つまりアプリケーションに使用された送信ＡＰＩがｓｅｎｄｍｍｓｇ（）以外の送信ＡＰＩであった場合には、Ｓ６０３へ進む。ｓｅｎｄｍｍｓｇ（）は、複数のメッセージ（ラージパケットのペイロードを構成）を送信データとして一括で指定するＡＰＩである。
Ｓ６０３では、図３において示したＳ３０２～Ｓ３０９の処理が実行される。処理内容は同一であるため、説明は省略する。

Ｓ６０４において、サブＣＰＵ１１１は送信に使用する通信プロトコルが再送制御を含むか否かを判定する。Ｓ６０４の判定結果がＹｅｓの場合は、Ｓ６０７へ進む。Ｓ６０４の判定結果がＮｏの場合は、Ｓ６０５へ進む。
Ｓ６０５において、ラージパケット生成部１１３がデータエリアを持たないパケット管理構造体を取得し、当該パケット管理構造体によりラージパケット用ペイロードを構成する。

図７にラージパケットの構造の例を示す。符号７０１は、データエリアを有するパケット管理構造体であり、データエリアにラージパケットのヘッダが格納される。符号７０２、７０３、７０４、７０５および７０６は全て、データエリアを持たないパケット管理構造体であり、ラージパケットのペイロードが格納される。Ｓ６０５で、サブＣＰＵ１１１は、パケット管理構造体７０２～７０６を取得することになる。
ラージパケットのペイロードでは、各メッセージの区切りを示すためにパケット管理構造体のメンバーである次パケットアドレスを使用する。図７は、３つのメッセージを含んだ構成例になっている。

ｓｅｎｄｍｍｓｇ（）は、複数のメッセージを送信データとして一括で指定するＡＰＩであり、例えば、１つの送信データが３つのメッセージを含むことになる。３つのメッセージは、アプリケーションバッファ１０４内において３つの格納領域に格納される。さらに各メッセージは、アプリケーションバッファ１０４内において複数のメモリ領域に配置されていることがある（各メッセージは複数のメッセージ部分に分割され、複数のメモリ領域に配置される）。本実施形態では、ｓｅｎｄｍｍｓｇ（）で指定された一つ目のメッセージがアプリケーションバッファ１０４内の二つのメモリ領域に分散して配置されて、一つ目のメッセージを構成するパケット管理構造体がパケット管理構造体７０２と７０３になっている。パケット管理構造体７０２に格納されるメッセージ部分と、パケット管理構造体７０３に格納されるメッセージ部分とにより、１つのメッセージが構成される。
ｓｅｎｄｍｍｓｇ（）で指定された二つ目のメッセージは、アプリケーションバッファ１０４内の一つのメモリ領域に配置されて、二つ目のメッセージを構成するパケット管理構造体がパケット管理構造体７０４になっている。ｓｅｎｄｍｍｓｇ（）で指定された三つ目のメッセージは、アプリケーションバッファ１０４内の二つのメモリ領域に分散して配置されて、三つ目のメッセージを構成するパケット管理構造体がパケット管理構造体７０５と７０６になっている。

なお、一つ目のメッセージがアプリケーションバッファ１０４内の一つのメモリ領域に配置される場合、一つ目のメッセージを構成するパケット管理構造体は、例えば、パケット管理構造体７０２のみとなる。また、三つ目のメッセージがアプリケーションバッファ１０４内の一つのメモリ領域に配置される場合、三つ目のメッセージを構成するパケット管理構造体は、例えば、パケット管理構造体７０５のみとなる。この場合、Ｓ６０５で取得するパケット管理構造体はパケット管理構造体７０２、７０４、７０５になる。

Ｓ６０６において、ラージパケット生成部１１３は、Ｓ６０５で取得した各パケット管理構造体のデータポインタに、ｓｅｎｄｍｍｓｇ（）で指定された各メッセージが格納されているメモリアドレスを設定し、有効データ長にデータサイズを設定する。即ち、データのコピーは行われず、ゼロコピーが適用される。
Ｓ６０７において、ラージパケット生成部１１３は、データエリアを有するパケット管理構造体を取得し、ラージパケット用ペイロードを構成する。つまり、図７のパケット管理構造体７０２～７０６の代わりにパケット管理構造体７０１と同じ構造のパケット管理構造体を５つ取得し、これら５つのパケット管理構造体によりラージパケット用ペイロードを構成する。
Ｓ６０８において、ラージパケット生成部１１３は、Ｓ６０７で取得した各パケット管理構造体のデータエリアへ、ｓｅｎｄｍｍｓｇ（）で指定された各メッセージのデータコピーを行う（送信データのコピー）。送信データをコピーする際、ラージパケット生成部１１３は、各パケット管理構造体のデータポインタに、データエリア内のメモリアドレスを設定し、有効データ長にデータサイズを設定する。

Ｓ６０９において、ラージパケット生成部１１３はラージパケット用ペイロードに対応する通信ヘッダを生成する。ラージパケット生成部１１３は、通信ヘッダを格納するためのデータエリアを有するパケット管理構造体７０１を取得し、データエリアに通信ヘッダを格納する。
Ｓ６１０において、ラージパケット生成部１１３がラージパケットを生成する。具体的には、通信ヘッダが格納されたパケット管理構造体７０１とラージパケット用ペイロードを図７の破線矢印で示すように次バッファアドレスを用いて連結する。

Ｓ６１１において、サブＣＰＵ１１１は、ラージパケットをパケット分割部１１４へ入力し、パケット分割部１１４はラージパケットにパケット分割処理を実行する。
パケット分割処理において、パケット分割部１１４は、まず出力用にデータエリアを有するパケット管理構造体を取得する。例えば、図７で示したラージパケットがパケット分割部１１４に入力された場合、パケット分割部１１４は、３つのパケット管理構造体を取得する。パケット分割部１１４は、ラージパケットに含まれる通信ヘッダを複製し、複製した各通信ヘッダはそれぞれ、取得したパケット管理構造体へ格納する。
複製された各通信ヘッダと、ラージパケットを構成する各ペイロードを連結することで、パケット分割処理が完了する。Ｓ６１１が終了すると、３つのパケットが生成されることになる。

Ｓ６１２において、サブＣＰＵ１１１は、ＬＡＮ制御部１０９またはＷＬＡＮ制御部１１０により、Ｓ６１１で生成された複数（３つ）のパケットをネットワーク１２０を介して外部へ送信する。ゼロコピー適用時のパケットの送信については後述する。
Ｓ６１３において、再度サブＣＰＵ１１１は送信に使用する通信プロトコルが再送制御を含むか否かを判定する。Ｓ６１３の判定結果がＹｅｓの場合は、Ｓ６１４へ進む。Ｓ６１３の判定結果がＮｏの場合は、Ｓ６１５へ進む。
Ｓ６１４において、パケット生成部１１２は、パケットを送信した通信相手からデータ到達通知が届いているパケットに対し、パケットを構成していたパケット管理構造体を解放する。

Ｓ６１５において、パケット生成部１１２は送信が完了したパケットを構成していたパケット管理構造体を解放する。
Ｓ６１６において、サブＣＰＵ１１１は、Ｓ６０５若しくはＳ６０７でパケット管理構造体へ設定した送信データの中で未送信または通信相手へ未到達の送信データ（ユーザデータ）が存在しているかを判定する。Ｓ６１６の判定結果がＹｅｓの場合は、Ｓ６０９へ戻り、送信処理（Ｓ６０９～Ｓ６１４またはＳ６０９～Ｓ６１５）が実行される。Ｓ６１６の判定結果がＮｏの場合、つまり送信データが全て送信されている場合、送信処理を終了する（Ｓ６１７）。

ゼロコピー適用時のパケット送信について説明する。Ｓ６１１の後、パケットのヘッダと送信データ（分散したメモリ領域に配置された状態の送信データ）は、ＬＡＮ制御部１０９やＷＬＡＮ制御部１１０などの送信インターフェースへ受け渡される。より詳しくは、パケットとして指定された送信データは、送信インターフェース（１０９、１１０）へＤＭＡ転送される。ＤＭＡ転送は、データ転送部１０８のＤＭＡコントローラにより行われる。
なお、ＤＭＡ転送にはＤＭＡ転送を指示するためのディスクリプタが必要になり、転送データがメモリ上で分散した配置になっていればいるほど必要なディスクリプタ数が増加する。送信インターフェースがディスクリプタを配置するために確保しているメモリリソースの数（最大値）を超えるディスクリプタ数が必要になると、転送を分割して行うことになり、転送効率が下がってしまう。

そのため、必ずしもゼロコピーが有効（ゼロコピーを適用した方が良い）とは言えない。例えば、Ｓ６０４の判定結果がＮｏの場合は、Ｓ６０５の処理を行う前に、送信インターフェースに応じた必要なディスクリプタ数を判定し、必要なディスクリプタ数が最大値を超える場合は、Ｓ６０５に進むのではなくＳ６０７に進んでもよい。そして、Ｓ６０７の後、Ｓ６０８に進む。その際、必要なディスクリプタ数を減らすために、分散領域に配置されたペイロードを連続領域へコピーすることが望ましい。
以上のように本フローによって、ｓｅｎｄｍｍｓｇ（）などの一回のＡＰＩコールで複数のメッセージによる大容量の送信データを送信する場合であっても、適切なゼロコピーの適用が可能である。

＜実施形態３＞
本発明の実施形態３について図１、図４および図８を参照して説明する。実施形態３は実施形態１（図４）の変形例である。実施形態１（図４）ではデータエリアを持たないパケット管理構造体とデータエリアを持つパケット管理構造体を使用したが、実施形態３では、データエリアを持たないパケット管理構造体のみを使用する。図８は、実施形態３のパケット送信処理を示したフローチャートである。以下の説明において、実施形態１と同様な構成や処理については、同じ参照番号を付ける。

図８のフローチャートを参照して実施形態３のパケット送信処理を説明する。
Ｓ８０１は図４のＳ４０１と同じである。
Ｓ８０２は図４のＳ４０５と同じである。つまり、実施形態３では、データエリアを持たないパケット管理構造体のみを使用するので、図４のＳ４０２、Ｓ４０３およびＳ４０４が不要となる。
Ｓ８０３、Ｓ８０４、Ｓ８０５、Ｓ８０６、Ｓ８０７およびＳ８０８は、それぞれ、図４のＳ４０６、Ｓ４０７、Ｓ４０８、Ｓ４０９、Ｓ４１０およびＳ４１１と同じである。
Ｓ８０８の判定結果がＹｅｓの場合、Ｓ８０４に戻る。Ｓ８０８の判定結果がＮｏの場合、Ｓ８０９に進む。

Ｓ８０９において、サブＣＰＵ１１１は送信に使用する通信プロトコルが再送制御を含むか否かを判定する。Ｓ８０９の判定結果がＹｅｓの場合、Ｓ８１０に進む。
Ｓ８１０において、通信相手（通信対向装置）からデータ到達通知を受信したかを判定する。Ｓ８１０の判定結果がＮｏの場合、Ｓ８１０を繰り返す。Ｓ８１０の判定結果がＹｅｓの場合、Ｓ８１１に進む。Ｓ８１１は、図４のＳ４１３と同じである。また、Ｓ８１１の次のステップであるＳ８１２は、図４のＳ４１４と同じである。
Ｓ８１３において、データ到達通知を受信していない送信データが存在するかを判定する。Ｓ８１３の判定結果がＹｅｓの場合、Ｓ８１０に戻る。Ｓ８１３の判定結果がＮｏの場合、Ｓ８１４（処理の終了）に進む。

Ｓ８０９の判定結果がＮｏの場合、Ｓ８１５に進む。Ｓ８１５において、送信済のパケット管理構造体を解放する。そして、Ｓ８１６において、アプリケーションバッファを全て解放し、Ｓ８１４に進む。
本実施形態においても、Ｓ８０９において使用プロトコルが再送制御を含む場合と含まない場合で、その後の処理を分けているので、実施形態１と同様な効果を得ることができる。

なお、Ｓ４１０、Ｓ６１２およびＳ８０７におけるパケット送信の際に、データエリアを有さないパケット管理構造体の使用個数が送信部（ＬＡＮ制御部１０９、ＷＬＡＮ制御部１１０）の送信能力により決まる閾値を超える場合がある。この場合、パケット生成部１１２は、データエリアを有するパケット管理構造体を使用してもよい。つまり、パケット生成部１１２は、データエリアを有するパケット管理構造体の位置情報領域に設定された送信データの格納位置情報を使用してもよい。

図１および図５において、情報処理装置１００、１００ＡはＬＡＮ制御部１０９とＷＬＡＮ制御部１１０を有したが、情報処理装置１００はＬＡＮ制御部１０９およびＷＬＡＮ制御部１１０のいずれかのみを有するものでもよい。
通信網はＬＡＮ以外でもよく、例えば、インターネットや公衆無線通信などの通信網でもよい。つまり、ＬＡＮ制御部１０９は、ＬＡＮ制御部１０９以外の有線通信インターフェースに置換してもよいし、ＷＬＡＮ制御部１１０は、ＷＬＡＮ制御部１１０以外の無線通信インターフェースに置換してもよい（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標））。公衆無線通信網は、例えば、３Ｇ、４Ｇ、５Ｇ、ＬＴＥなどである。ＬＴＥはＬｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎの略である。また、情報処理装置１００と外部装置の接続は、ネットワーク１２０を介さずに、直接ケーブル等で情報処理装置１００を外部装置に接続してもよい。

図１および図５に示した構成は一例であり、複数の機能部が１つの機能部に統合されてもよいし、いずれかの機能部が複数の機能部に分けられてもよい。また、図１および図５に示した機能部（例えば、データ転送部１０８、パケット分割部１１４）に含まれる一部または全部の機能がハードウェア化されていてもよい。ハードウェア化は、例えばＡＳＩＣ（ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＳｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）により実現される。

本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワークまたは記憶媒体を介してシステムまたは装置に供給し、そのシステムまたは装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

１００：情報処理装置（通信装置）、１０３：メインメモリ、１０４：アプリケーションバッファ、１０５：通信処理部、１０７：パケット管理構造体、１０８：データ転送部、１１１：サブＣＰＵ、１１２：パケット生成部、１００Ａ：情報処理装置

Claims (11)

1. 通信装置であって、
   他の通信装置に送信するデータを格納する第一の格納手段と、
   前記第一の格納手段に格納されているデータのコピー先となる第二の格納手段と、
   前記データに使用する通信プロトコルに応じた通信ヘッダを生成する第一の生成手段と、
   前記通信ヘッダと前記データの格納位置情報とに基づいて、パケットを生成する第二の生成手段と、
   前記通信プロトコルが再送制御を含まない場合、前記第一の格納手段内の前記データの格納位置を前記格納位置情報とし、
   前記通信プロトコルが再送制御を含む場合、前記第二の格納手段内の前記データの格納位置を前記格納位置情報とする制御手段と、
   を有することを特徴とする通信装置。
2. 前記第二の格納手段は、
   前記データの格納位置情報を設定する位置情報領域と、前記データのサイズ情報を設定するサイズ情報領域と、前記データを格納するメモリ領域とを含む第一のパケット管理構造体と、
   前記データの格納位置情報を設定する位置情報領域と、前記データのサイズ情報を設定するサイズ情報領域とを含み、前記データを格納するメモリ領域を含まない第二のパケット管理構造体と、を有し、
   前記通信プロトコルが再送制御を含まない場合、前記制御手段は、前記第一の格納手段内の前記データの格納位置情報を前記第二のパケット管理構造体の位置情報領域へ設定し、前記第二の生成手段は、前記パケットを生成する際、前記第二のパケット管理構造体の位置情報領域に設定された前記データの格納位置情報を使用することを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
3. 前記通信プロトコルが再送制御を含む場合、前記制御手段は、前記第一の格納手段に格納されている前記データを、前記第一のパケット管理構造体のメモリ領域へコピーすると共に、前記データのコピー先である前記第二の格納手段内のデータの格納位置情報を前記第一のパケット管理構造体の位置情報領域に設定し、前記第二の生成手段は、前記パケットを生成する際、前記第一のパケット管理構造体の位置情報領域に設定された前記データの格納位置情報を使用することを特徴とする請求項２に記載の通信装置。
4. 前記第二の格納手段は、前記通信ヘッダを格納するためのメモリ領域と、前記データの格納位置情報を格納している前記第一または第二のパケット管理構造体の情報を設定する構造体情報領域とを含む第三のパケット管理構造体をさらに有し、
   前記第二の生成手段は、前記第三のパケット管理構造体のメモリ領域に格納された通信ヘッダと、前記第三のパケット管理構造体の構造体情報領域に格納された管理構造体情報とに基づいて、前記パケットを生成することを特徴とする請求項２または３に記載の通信装置。
5. 前記データが複数のメッセージからなる場合、前記複数のメッセージは前記第一の格納手段内で複数の格納領域に分割されて格納され、前記第二の格納手段は、前記第一の格納手段内の複数の格納領域に対応する複数の前記第二のパケット管理構造体を有し、
   前記メッセージの格納位置情報を、対応する前記第二パケット管理構造体の位置情報領域に設定し、前記メッセージのサイズ情報を、対応する前記第二パケット管理構造体のサイズ情報領域に設定し、
   前記複数の前記第二のパケット管理構造体を連結する情報は、前記複数の前記第二のパケット管理構造体の各々の構造体情報領域に格納されることを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の通信装置。
6. 前記メッセージが複数のメッセージ部分からなる場合、前記第二の格納手段は、前記複数のメッセージ部分に対応する複数の前記第二のパケット管理構造体を有し、
   前記メッセージ部分の格納位置情報を、対応する前記第二パケット管理構造体の位置情報領域に設定し、前記メッセージ部分のサイズ情報を、対応する前記第二パケット管理構造体のサイズ情報領域に設定し、
   前記複数のメッセージ部分を連結する情報は、前記複数の前記第二のパケット管理構造体の各々の構造体情報領域に格納されることを特徴とする請求項５に記載の通信装置。
7. 前記通信装置は前記第二の生成手段により生成したパケットを外部へ送信する送信手段をさらに有し、
   前記第二のパケット管理構造体の使用個数が前記送信手段の送信能力により決まる閾値を超える場合、前記第二の生成手段は、前記パケットを生成する際、前記第一のパケット管理構造体の位置情報領域に設定された前記データの格納位置情報を使用することを特徴とする請求項２から６のいずれか１項に記載の通信装置。
8. 前記第二の生成手段が前記パケットを生成する際に前記第二のパケット管理構造体を使用する場合、前記送信手段は、前記第一の格納手段に格納されているデータを読み出して外部へ送信することを特徴とする請求項７に記載の通信装置。
9. 前記送信手段は、前記第一の格納手段に格納されているデータを読み出す場合、ＤＭＡ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｍｅｍｏｒｙ Ａｃｃｅｓｓ）を用いることを特徴とする請求項８に記載の通信装置。
10. 他の通信装置に送信するデータを格納する第一の格納部と、前記第一の格納部に格納されているデータのコピー先となる第二の格納部とを有する通信装置の制御方法であって、
    前記データに使用する通信プロトコルに応じた通信ヘッダを生成するステップと、
    前記通信ヘッダと前記データの格納位置情報とに基づいて、パケットを生成するステップと、
    前記通信プロトコルが再送制御を含まない場合、前記第一の格納手段内の前記データの格納位置を前記格納位置情報とするステップと、
    前記通信プロトコルが再送制御を含む場合、前記第二の格納手段内の前記データの格納位置を前記格納位置情報とするステップと、
    を有することを特徴とする制御方法。
11. コンピュータを請求項１から９のいずれか１項に記載の通信装置として動作させるためのプログラム。

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