TW387074B - System and method for efficiently transferring datastreams in a multimedia system - Google Patents

Description

A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明 技術頜域： 本發明係有關電腦化多媒體伺服器， 」> a .方.， 义1承有關在此種系 統中有效率地傳送各裝„(例如自—磁碑儲存子系送 到一網路或視訊解碼介面卡）的資料流之技術。 ' 發明背景： 多媒體系統通常涉及若干代表必須經由該系統而相當有 效率地傳送的高密度多媒體資料之資料流。一個代表的 例子疋Ik遥視訊"video_on_demand,，）伺服器系統。目前 已開發出多種方法，嘗試經由這些系統而有效率地移動資 料。疗^圮頡系統採用習知的Unix作業系統或其衍生作業 系統作钓Xi類系統的作業系統，通常在諸如實施多媒體内 容傳送系統的那些主從式環境中可發現11!11乂或1；11以衍生作 業系統。基於Unix的此類系統的一個固有且嚴重的缺陷面 爲：並未針對涉及高度複雜多媒體資料的系統中所需之效 率，而將採用Unix或Unix衍生作業系統以便移動資料的機 制最佳化。 . 將於F文中詳述的本發明之視訊耦合系統（Vide〇 Coupling System :簡稱V C S )提供了一種生產者/消費者 架構’此種架構係在諸如Unix或Unix衍生作業系統核心的 環境内以相當有效率地方式傳送生產者及消費者裝置間之 w料·' —些傳統的方法已採用下列方式：將此種資料自核 心拷貝到使用者空間，然後再將資料拷貝回核心。此外， 此種系統涉及與環境切換（context switch )相關聯的大量 C P U虛耗作業（overhead)。對於一個存放有多媒體資料而 -4 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐 先閱讀背面之注t事項再^Η頁) -絮. 五、發明説明（‘ A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 作爲？零拷貝（⑽CQPy)架構（係爲了效率而採用此種零拷 貝架構’因爲其《了j料的拷貝，並減輕了 cpu的虛耗 作業）内的-Μ者之Μ體構帛系统（跑出Me-服 System;簡稱MMFS)而言，此種❹旧必須供應將在一 中斷級(丨伽鄉level)下於—中斷環境（inten upt議㈣） 内傳送㈣干緩衝區之資料。然而，此種方式造成-個嚴 重的問題：樓案系統作業（諸如肖基於⑴叩的线相關聯之 作業）通常必須在.程序環境（pr〇Cessc〇ntext)下執行，而不 是在中斷環境下執行。 傳統的子系統爲了完成多媒體資料流資訊的有效率傳送 而造成的其他問題都由於本發明的出現而得以解決，本發 明的創新孱包括：在一中斷級下，找出並鎖定各緩衝區； 將預取i} s?l傳送到一服務程序（daem〇n pr〇cess )，該服務程 序是用來事先預取在一中斷級下需要用到.的若干緩衝區之 .只料；以樓案的並行寫入器來處理串列化（serializatj〇n); 以及以更一般性之方式設計—個一般用途之檔案系統介 面’用.以支援一 VCS架構中之零拷男。 爲了有助於更冗全了解本發明之貢獻及特徵，首先將圖1 所示一多媒體系統中之各基本組件及模组作—般性之説 明。 根據本發明，設有—，’零拷貝.，或視訊耦合系統，,V c s" (4 8 )，用以在檔案系統（2 2 )與網路或視訊解碼介面卡之間 和動贫料，而無須自核心拷貝到使用者空間。雖然所示的 V C S係置於圖1所示的一傳統系统，因而可以清楚地看出 請 it 聞 讀 背- 之 注 意 事 項 再 ''本 頁 裝 η 絲 -5- 本紙張尺度適用中酬家標準（CNS) Α4規格（mQX297公釐 A7 A7 五 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 、發明説明（： 用於此種系統，但是這實際上只是本發明的-個 具献（面向。因此，將在本發明的説明中 ;::此，各：系統的組合包含：標案系統、資料輸出 ^ φ ^ , 各才0取吊式（NAR)，將文中將把該組 。更-般性地稱爲數㈣(datapump)子系统“4 獨：解決祕種問題的努力中，現在已知藉由開發若干 if =的子系而嘗試完成一種零拷貝的機制，以便管理 :貧枓自大量儲存裝置傳送到—消#者裝置之各緩衝區。 因此？：式有很大的問題.，且此種方式關係到下列原 4 一 q先私ίι科放入共用圮憶體，而諸如完成對資料的即 Η·/理’以便提供—種傳送資料的有效率機制，且避免資 料的拷貝及相關聯的C p {J虛耗作業。 在k些系統中，傳統上係將此種功能（對共用資料的管理） 有政地移植到依客户規格設計的各別新模组上，而這些模 、.’且本身必須對艽成正確的資料共用這一問題予以解決。因 此’目I非常需要一種可將必要的控制及緩衝知識保留在 原始的檔案系統中之機制。在此種方式下，可以有利地保 ―留在現有的檔案系統中已經實施且係與資料控制及缓衝相 關聯的任何現有的策略， 發明概述： 7V 種 瓜用途的介面提供給一多媒體词服器之一樓案 系統’以便提高資料流之傳輸率。該檔案系统包含一輸出 記綠服務程式，用以將若干函式指標提供給—組指定零拷 貝；1 to的檔案系统貫施形式。這些介面包含—啓動服務程. 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格（210X297公釐） A7 B7 五、發明説明（ 4 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 式’用以建立必要的資料結構，並將使用次數置於各物件 上，以避免在零拷貝作業正在進行中時去除了這些物件。 又在零拷貝介面中提供一終止服務程式，以便清除這此資 料告構，並去卩示各使用次數。又提供一服務程式，用以確 認有--個指定的標案適合用於各零拷貝作業中。又提供 服務程式，用以哿找並記綠隨後在一中斷級下取得夂緩衝 區所需的各檔案屬性。定義一個用來存放這些屬性的資料 結構，以供後續的呼叫。提供一服務程式，用以在一中斷 級下鎖定一緩衝區，並送回出現的資料量，並且將定址j 力提供.給另一位址空間環境中之緩衝區。定義―饷用 放這些緩衝區屬性的資料結構，以供後續的呼叫。又提^ 一服務程式，用以在一中斷級下解除對緩衝區之鎖定二: 後提供一服務程式，用以將與改變,有_ , 成 丁 /、队又百關的貧訊（例如支 影機功能所需的資訊））提供給檔案的存取模式。 、 使用-種採用-自動更新的單鏈結表之赫許缝 chain)，而可在中斷級下安全地執行緩衝區 在緩衝區上使用鎖定之比較及置換私 : 表。 伏L式，而可在中斷紐 執行此種作業。實施一種適於在中斷級下使用的郵箱 (則Hbox interface)，以便將預取及解除資訊提供汰服^ 序。該介面取代了無法在中斷級下 °々程 (message queue)等標準IPC方法。广”用的#如訊息等候 中，係在自磁V或其他外部裝詈私 乍業 t ^ , . K L洲入—檔案的過程中，η 時將5¾格案傳送到一輸出裝置，& 7 & 同 N ^馬了處理此種”載入乃Μ , ，，作業，只對緩衝區執行鎖定作f 又入及播攻 ' —’而不是同時對檔案及雙 請 閎 讀 背· 之 注 意' 事 項

I 裝 訂 绦 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格 A7 五、 發明説明（: ;區執行鎖定作業。爲了_讀取器趕上“㈣速度之 (請先閲讀背卸之注1事項再旗^|頁} :形，使用緩衝區中提供的位元組之數目作爲檔案結束 (End Of File ；簡稱 e〇f)之指示。 採用上述各種技術時，方—a 在 正ΐ的情形中，可將一緩衝 區提供給一輸出裝置，而各 , 而不會發生貧料的拷貝及環境的切 挺。然而，在發生鎖定衝含 衝九的h形中，或在無法使用緩衝 區（例如緩衝區被借用了 1A 、 士， 、 j 1 )的h形中，亦可提供本發明所述 杀.·先及方法用以在—程序環境下取得緩衝區資料。在 ，訊镇合系統（VCS)架構中，提供——e程序，以便在中 斷級r執仃中有-作業失敗時，重新嘗試該作業。因爲某 ^作業需要多個步’而且某些作業可在失敗之前先在中· 斷級下完成，所以記綠—些額外的狀態資訊，目而該重新 嘗試只執行待完成的其餘作業。 附圖簡述： 圖1是一個傳统的多媒體資料流系統之功能方塊圖。 圖2是本發明的一多媒體資料流伺服器系統之方塊圖，圖 中示出圖1所示某些組件及包含本發明的—些額外组件之 样圖。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 圖3.是可在圖2所示系統上執行的程式—碼中實、施—以便實施 本發明之流程圖。 較佳貫施例之詳細説明.： 請再爷閱圖丨，如前文所述，係包含一零拷貝或V C S子 系統（4 8 )，以便指示如何使該功能適用於—個較傳統的系 統之各纽件。前文所述之資料輸出器（1 8 )在本質上將在磁 8- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A7 B7 五、發明説明（6 碟機（·2 6 )及檔案系統（2 2 )與諸如A D E C等視訊解碼介面卡 (4 0 )之間建立一個耦合。更一般性而言，輸出器（丨8 )提供 了 一種可有效率地傳輸資料流的管線式連接生產者及消費 者裝置之方式。一旦建立了 一個連線之後，資料輸出器 (1S)耠由控制（5〇)VCS(48)而提供一連線，以便經由 V C S而直接控制擒案系統（2 2 )★通訊裝置（4 0 )間之資料:流 動= 現在請參閲圖2，視訊耦合子系统（2 4 )(圖〗所示之 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 V C S ( 4 8 ))的一般性功能在於以最佳方式控制多媒體檔案 系統（MMFS)、生產者模组（22)與消費者模组（26)間之資 料流動。消費者模組的一個例子是一視訊解碼器，該視訊 解碼器係由諸如在本質上市管線的輸出端的—adec NAR(30)及對應的ADEC介面卡（40)(圖1)所構成。圖j 所示的該生產者模组（22) ’ 一實例是諸如一磁碟機系統 (26)及檔案系統（22)等的一儲存子系統，而可將該磁碟機 系統（26)及檔案系統（22)實施爲諸如複數個傳統磁碟機或 一 RAID陣列的一部分。生^者模组（22)係作爲另—檔案 系統（可以是諸如檔案系統（22)等現有的傳統設計）與 VCS(24)間之媒介。vcs本身提供—組用來管理資料流動 心介面，而生產者模組（22)在本質上係作爲一個媒介，用 β接收來自vCS(24)之要求，並對檔案系統（22)進行適办 的呼1，以便取得所要求的資料。在圖2中，大量儲存二 置（10)對應於圖1所示之磁碟機子系統（26)。係在圖1所= 的檔案系統（22)中實施MMFS核心延伸（16)&mmfs服務 9- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公楚 A7 B7 五、 發明説明（ 7 程序（1 8 )。 仍請參閲圖2，核心延伸（1 6)顯然是在圖1所示系統上執 行的作業系統核心中，然而服務程序（1 8 )係在應用空間中 執行。因而説明了控制流程係自V C S ( 2 4 )到生產者模、组 (2 2 )再到核心延伸（1 6 )然後到服務程序（18)的原因，其中 V C S、生產者模组、及核心延伸是在核心之内，且係向外 連接到由應用2間中之服務程序（1 8 )代表的使用者層級。 本發明的一個基本面是在不會因必須拷貝多媒體資料而 產生虛耗作業的情形下，完成多媒體資料的傳送。現在已 知可在無須將資料放入記憶體的情形下，在各裝置之間傳 送資料。相關技術的一個例子是”零拷貝，，技術，例如在已 出版論文’，-----------".[CITE?]中概述的"零拷貝，，技 衡。在此種方式中，匯流排上所採用的各裝置之間可利用 通訊協定來協助各裝置間之資料轉移，而無須涉及系統的 處理器或將資料放入記憶體中。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 在視成词服路環境中，將資料放入記憶體中可能較有 利，因爲諸如在兩個使用者想要播放同一節目（t i 11 e )時， :利用$憶體中之單—拷貝來滿足該等多個要求（然而如果 ”在各裝置 < 間移動相同資料，則必須實體上將資料移動 兩久）。因此，重要的是可使用一視訊伺服器環境中記憶體 之緩衝特性，其中兩個使用者可能想要存取相同的資料。 本故明的模型係基於下列假設：資.料將被放入記憶體中， 且需要單一拷貝的該資料，而且該選擇基本上是使檔案系 統（2 ?)提供該單一拷貝。 -10- ------ 五、 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 發明説明（8 ) 檔案系統在傳統上是在一程序環境中 :，將資料移入樓案系統的—種傳统方式是執；：境 使用者層級程式進入核心的"讀取"系统呼呼 — :碟)讀取到一核心緩衝區的—檔案中取得―個：』： 貧料’然後將該資料拷貝到使用者緩衝區。如、 想要將資料寫入網路，則要發出一”耷 —万面 …" 馬入系統呼叫，且搖 «料目使用者記憶體傳送回到核 、 路裝置s "、、後目核心傳送到網 :發：所解決的—個問題係有關一視訊轉合系統(48)可 峰=保型。更具體而言，f要―種可在—u心或U★衍 統，例如_股份有限公司的AIX(商標 t錢）内作業的系統，且其作業的方式係可限制CPU 盔耗作業及與資料的拷貝相關聯之虛耗作業。在一生產者 模組(22)與—消費者模组(26)間之—vcs所執行的大部分 ^流程是在—中斷環境中發生。然而，在或U贏衍 生作業系統環境中，對在中斷環境中可執行的作業有相當 大的限制’此«，錢㈣統通常所執行的程序環境有 :斤不同。本發明之VCS(24)本質上係以—個完全在核心内 執仃亨料轉移的模型來取代傳統的寫入模型。 此時，可利用-個例子來説明如何可根據本發明而以— 種零拷貝方法來傳送資料。-旦vcs(24)在生產者模组 (22)與0者模組（26)之間建立―管線，且開始資料流動 (仗二則VCS將對生產者模組（22)提出一要求，指示該生 產者模’且(2 2 )取得—個緩衝區⑪資料。生產者模組(2 2 )將 -11 - 私纸張尺度適用中國國家梯準（CNS ) Α4^~(Τϊ〇χ297^' {請先閔讀背面之注意事項再'/本頁} -裝· -59 五 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 發明説明（’ 存取生產者模組（2 2 ),而執行—杏間 衝區的0 ’並知核心環境内對該緩衝區的定址能力提件 ^費者模組U6)。因此，並不實際拷貝資料，而是提供 'hh+的參考W。當消費者模组（26) ::諸如圖1所示視訊解碼介面卡⑷)等輸出裝= =组(26)將實際查詢生產者模組(22)已經有的該拷貝 的貧料。 繼續請參閲圖2，大量儲在奸学， 人里铽存衣i (丨0)、共用記憶體 ⑺者裝置"4)係在圖2的頂部分開，以便示出 制；瓦程，例如，當涉及声妥玄好 田，y夂“木系統時，係將資料自大量儲 子裝置（10)(或圖！所示之磁碟機子系統（Μ))轉㈣Μ 記憶體〇2);圖中並示出諸如係由檔案系統（ΐ8)管理二用 ,憶體。2)。視訊轉合子系統(24)將共用記憶體(12)中該 资料的—參考位址提供^肖費者裝置（U)。因此，係以丑 用記憶體（〗2)中的—份拷㈣.爲結束，並將該資料亦大量 儲存裝置(1〇)傳送到消費者裝置(14)。消費者裝置(Η)對 映到词服器上的諸如網路或視訊解碼器等區域裝置，該網 路或視^解碼器又將數位資料經由—電纜及一高頻寬非同 步傳輸模式（AT Μ )交換機或類似.交換機而傳送給消費者或 類比裝置。 現在請參閲圖3,圖中示出一個最好是在圖2所示系统上 執仃的程式碼中實施以便實施本發明之流程圖。更具體而 1·，該程式碼主要是在生產者模組（22)中執行。爲了設定 圖所.不之架構，V c S ( 2 4 )及其相關聯的各組成部分是圖2 _ -12 - 本紙張尺度適用中國國家榇準（CNS ) Μ規格（加㈣7公釐） 五 、發明説明（ 10 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 所述系統的作業系統中可動態載入的核心延伸。因此，圖 j所示的起始各步.驟發生在將生產者模組（22)载入作業系 統核心之時點，這些起始步驟又發生在視訊子系統起動之 時點，。當載入生產者模組（22)時，該生產者模組（22)呼叫 &個由k。延伸（i 6 )所才是供而基本上是一記綠服務程式之 如出月^務程式。生產者模组（22)要求核心延伸（⑷的服務 程式指示該核心延伸爲支援零拷貝功能而提供的函式之位 ^。在如步驟（36)所示本程序開始且載入生產者模组之 伎，如步骤（38)所示，記綠諸如核心延伸（16)支援的檔案 系統零拷貝支援介面。 ^ ^ /7】’主心，提供一種一般性介面以便支援此種零拷貝 力礼二本k明的—項重要特徵。在並非較佳的替代實施例 .^楗仏種特别限用於一特定現有多媒體檔案系統的 争殊用途之介面 '然而，根據本發明，提供一组較一般性 的核心服務程式時，零拷貝架構中各種不同的檔案系统可 服務程式。係以生產者模组（22)記綠這些擋 U統。更具體而言，核心延伸（16)回應來自模组（22)的 此*種呼叫 ，7" 4 > 「—，. 而和—组函式描述碼提供給生產者模组（22)， u而二生產者模组稍後可向核心延伸〇 6)發出函式呼叫。 執行前述步驟，而作.爲生產者模組（22)的部分板能。 繼^參閲圖3’當vcs(24)實際呼叫生產者模組（Μ) 此了木啓動作*，並提供v c S想要取得資料時所用的一 些麥數（例如先前存在的多媒體檔案系統内的檔案）。因 此生產者杈組（2 2 )將執行其資料結構的某一啓動，並將 (請先聞讀背面之注意事項再5/;本頁) :裝------訂 絲 -13-

五、 發明説明（11 ) A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 對傳送到該生產者模組的檔案執行參數檢查，以便確保該 檔案確爲來自多媒體檔案系統的一多媒體檔案，而不是來 自諸如曰誌檔案系統（Journaled Filed System ;簡稱JFS)等 其他檔案系統之一檔案。圖3所示的啓動及檢查步驟（4 0 ) 亦代表：生產者模组（2 2 )正執行另一次檢查，以便確保傳 送到生產者模組（2 2 )的檔案滿足讓該檔案參與零拷貝作業 所需的任何其他準則。.爲執行零拷貝作業而傳送過來的這 些參數包括：檔案中需要開始拷貝的偏移量、及所需資料 的長度等。因此’步驟（4 〇 )的參數檢查是用於確認該檔案 對應於小要取得資料的起始偏移量及終止偏移量。 繼續請參閲圖3，在實際開始資料轉移之前，生產者模组 (22)將先呼叫現有的多媒體樓案系統（尤其是呼叫 核心延伸（丨6 ))，以便提取與該檔案有關的資訊，該資訊 隨後可在此中斷環境内擷取該檔案之資訊。 如前文所述，通常在一UniX4Umx衍生作業系統環境 中，諸如讀取及寫入資料進出檔案系統等大部分的檔案系 統作業都是在程序環境中發生。容許資料轉移在檔案系統 中發生的前提是要能夠取得完成該資料轉移所需^ =有資 與樓案、支援在中斷環境中轉移資料的緩衝區 訊等。在一程序環境中可以-般性且傳統的方式 .^ modes及間接區段等相關聯的資料結構" 在一中.斷環境中使用此種資料結構。料閱圖= (目的有-部分是在指示係在該㈣記錄爲完成資^錄移 所焦的標案屬性，並將這些屬性儲存在—檔案頭銜二❿ (請先閲讀背面之注意事項4頁) -襞· -5 -14- 鲤濟部中夬標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（12 , handle)或其他適當指定的資料結構中，例如一 性，當系統實際進行資料轉移時，這些屬 料 境中定位此種資料。 仕甲斷％ 在步驟⑷）中發生的另一功能係爲啓動預耳又。自生戈者 ===心延伸(16)的—個通訊將向橋案系統指 = 料給所要傳送的檔案“了有利地採用支援凉續 '运多媒體資料的-多媒禮檔案系統中現有的—些特徵及 設計重點1便支援本發明料—中斷環境中提供零拷 機制之各項特徵。更具體而言，此種檔案系統最好是具 F列能力：在消費者裝置（14)實際需要資料之前，先自 量儲存裝置（10)擷取資料，並將該資料傳送到共用記憶 (12)--. ' 在了解前文所述之後，現在將更可易於了解步驟（42)所 述”啓動預取”的意義。此種啓動預取在本質上是在實際 始將資料流動到消費者裝置（〗4 )之前，先將檔案資料的〜 始部分提供給共用記憶體(.1 2 )。與該預取相關的控制流程 係自生產者模組（2 2 )至核心延伸（1 6 )及服務程序（丨8 )。服 務程子將自大量儲存裝置發出Ϊ / 〇要求，此時將使所預取 的貧料置於共用記憶體（1 2 )中。當稍後實際開始資料的轉 移時，將自共用記憶體（1 2 )中已可取得的所預取資料之 開始。 繼續請參閲圖3，在步骤（4 4 )中，取得檔案系統的次 個 貝 有 大 體 開 起 點 緩衝區。在後續的各步驟中’本程序在本質上進入 圈，因而對於與所傳送的權案相關聯之每一缓衝區的 迴 資料 15 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部中央樣隼局員工消费合作社印遍 A7 B7 五、發明説明（13 ) 而言，將把後續的此種緩衝區資料自生產者傳送到消費 者，直到已傳送完所要求的需要*的資料為止。 因此，當視訊耦合子系統（2 4 )指示該系統已準備好可執 行I/O作業（例如資料轉移將發生於自生產者到消費者）時， VCS(24)將對生產者模組（2 2)發展一個函式呼叫’生產者 模組（22)又呼叫核心延伸（1 6)提供一個特定的構案偏移 量，以便決定是否在共用記憶體（1 2 )中找到對應於該構案 系統的該缓衝區之資料。在諸如AIX作業系統等用於本文 所述的較佳實施例之一特定Unix衍生作業系統中，提供— "交互記憶體插述碼"（"cross memory descriptor ")，可讓不 同片段的程式碼對同一部分的記憶體有定址能力，且此種 定址能力可在諸如程序環境或中斷環境等不同的環境中。 核心延伸（1 6)雖然接收到一檔案描述及檔案偏移量之插 述’但仍然必須檢查多媒體檀案系統的資料結構，以便決 定共用記憶體（12)中的哪些缓衝區實際上對應於該特定構 案及檔案偏移量。一旦核心延伸決定了上述事項之後，核 心延伸將提供上述交互記憶體描述碼（例如正確缓衝區的參 考位址）’並將該描述碼送回到生產者模組（22)，然後送 回到VCS(24)，最後將該描述碼傳送到消費者被組（26)。 此時’消費者模組（2 6 )因而具有共用記憶體（1 2 )中該正 確缓衝區的一參考位址，且現在可將該參考位址傳送到標 準裝置驅動程式，該裝置驅動.程式是一個與一網路或視訊 解碼器相關聯的裝置驅動程式，例如示於方塊（20 圖.2) 的裝置驅動程式。由於具有紫消費者模組（2 6 )傳送到裝置 c- - 16 -本紙張尺度適用中國國^標準（CNS ) A4规格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事碩再填寫本頁)

經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 A7 _________ B7 五、發明説明（14 ) 驅動長式（2〇)的適當缓衝區或部分記憶體之參考位址，所 以該驅動程式現在可完成諸如Αιχ dma或本門技術中習 知的其他作業等標準作業，以便使資料自共用記憶體（〗2) 轉移到消費者裝置（14)。 繼績清參閱圖3，在步騾（4 4 )中，其中取得檔案系統的 次一緩衝區，生產者模组（22)呼叫核心延伸（16)，且必須 小心執行核心延命在中斷環境中所執行的作業。下文所述 者是本發明用來完成上述事項的一特定實施例之細節。利 用一個採用一自動更新的單鏈結表之赫許鏈，而容許在中 斷級下安全地執行緩衝區之查閱作業。當共用記憶體取得 缓衝區的資料時，利用一個鎖定的比較及置換格式，與可 能發生的其他檔案系統作業串接，而鎖定該缓衝區。在一 中斷環境中，必須注意到與所採用的特定鎖定格式相關之 事項。在所述實施例中所選擇的鎖定比較及置換格式之重 要之處在於：本門技術中習知的此種鎖定格式將在核心延 伸（16)正在作業的中斷環境中運作。 本發明所述實施例的另一重要面向需要作進一步的說 明。因為檔案空間本身係分割成核心延伸（丨6)部分及使用 者空間服務程序部分（18)，所以在這些組件064 8)之間 需要一種通訊方法，該通訊方法係在中斷環境内作業。諸 如System 5共用記憶體等正常程序間通訊 Communication ;簡稱ϊ p c )或諸如訊息佇列等其他標準的 IPC機制只在一程序環境或層級内作業。因此，本發明提 供了 一種可在中斷級上使用的在各組件（16_18)之間的通 -17- I紙張尺度it财關家網L ( CNS〉職格（“挪公董） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) <tr B7 五、發明砵明（15) 訊郵箱介面格式，此㈣箱介面格式可料在 核心延伸與服務程序間之通訊，錢支援零㈣，而= 述的預取及解除資訊提供給服務程序（18)。 知上 :旦在步驟(44)中取得—緩衝區的資料，則在 内有-些不受歡迎的狀沉，其中當本程序想要取得 區的植案貧料時，該緩衝區可能因某種原因而不存在， 衝區:能發生有衝突的鎖定，或者可能有他種原因= 中心境内的緩衝區資料取得作業無法成功。在此種 中。，長序將回到一程序環境中較傳統的缓衝區資料取 .作業。0此’在步驟(46)中執行的-測試(該測試可能： ’F在步I (4 4 )中想要取得—檔.案系統的次—緩衝區之嘗气 失敗了）將使泥程進入步戰（4 8 )。步驟（4 8 )代表同_作業 (广仔檔案系统的次一緩衝區)將發生，此時係利用與—正 吊私序％境相關聯的各步驟來決定涉及哪一緩衝區，以及 取得對緩衝區之定址能力。因此，在vcs(24)内設有1 所要使用的獨立核心程序，來處理在中斷環境中不論因何 種原因而無法執行的作業。 經濟部中央標準局員工消費合作社印裂 一旦成功地取得次一緩衝區的資料之後（無論是在中斷環 境中（44)或是利用正常的程序環境（48))，流程將在步驟 (3 0 )中繼續進行。此時，已取得該缓衝區，且可自檔案系 統定址到共用記憶體（12)中之該缓衝區。步驟（50)指示： 一旦此種情形發生之後，即將該特定缓衝區的資料提供给 消費者裝置（1 4)。此時將實際涉及將控制權送回到 V C S (2 4 )再送回到消費者模组（2 6)。如前文所述，消費者 -18 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4^(210Χ^ΪΤ A7 ' —_________B7 五、發明説明（16 ) 2 2 6)具有父互死憶體描述碼、或將要自記憶體（1 2 )傳 ^ 9」料〜參考位址。可利,用一個標準的AIX裝置驅動程 式或其他標準的裝置驅動程式（在其他υηιχ系統的情形中） 使貧料自記憶體（12)轉移到裝置（14)。 ^ 肖、者木ι ( 1 4 )將現有緩衝區中所有的資料轉移到 裝#(,^4)之後，消費者裝置（14)將（利用一中斷或其他適 用的機制）指7F裝置驅動程式（2 〇 ):該作業已完成了將現 有..是衝區的料轉移到裝置（1 4 )。裝置驅動程式（2 〇 )然後 將把已完成資料移動的訊息告知消費者模組（2 6 )。消費者 模，H (._ 6 )回應於此’而將控制權還給v匚$ ( 2 4 )。v c S然後 又和通知生產者模組（2 2 ):已完成了 I / 〇 (例如，將現有缓 衝區中之資料自記憶體（12)轉移到裝置（14))，且該系統 已準備好可進行另—次緩衝區資料轉移。 因此’在圖3的步骤（5 2 )中，該步驟.指示：消費者裝囂 (1 4)争w上已完成了共用記憶體（丨2 )中現有緩衝區資料之 轉和° 旦通知了琢貪料轉移之後’，需要更新用來指示； 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 在使用 ^緩衝區的鎖定貧訊或其他資訊，例如將解除該鎖 定等。此外，然後將預取訊息自生產者模组（2 2 )經由核心 延伸（I 6 )的路徑而傳送到服務程序（丨8 )，以便在消費者裝 置（1 4)需要用到之前完成次一缓衝區資料的提取（亦即， 在按七、邏輯方式傳送的檔案中，與所釋出的緩衝區中剛才 轉移的貪料相鄰之位置），在此種方式下，本系統保持了在 消費者裝置（1 4 )需要用到資料之前在共用記憶體（丨2 )中必 然可取得的資料之狀態。此種資料預取有助於服務品質的 _- 19-____ 本紙張尺國國( CNS )八4娜·（ 210X297公釐) ' ~ 經濟部中央標隼局貝工消费合作杜印製 10應用伺服器； 12共用記憶體； 14數據泵子系統； 16 MMFS核心延伸； 18資料輸出器；_ 20裝置驅動程式； 22檐案系統； 24視訊耦合子系統； A7 ____ B7 五、發明说明（17 ) 要求，因而可諸如避免影格（frame)的失落。 繼續請參閱圖3，在步驟（54)中，檢查是否還有其他的 缓衝區尚有與所傳送的檔案相關聯的資料。如果事實上尚 未到達資料的結束，則本程序回到步驟（44),而重複前文 所述的步驟（46-54)。當步騾（5 4)中的測試決定已轉移了 所有的此種資料，則本程序終止於步騾（56)，並發出一個 指示已完成資料轉移的返回指令。 雖然已參照一些特定實施例而示出並說明了本發明，但 熟悉本門技術者當可了解，在不脫離本發明的精神及範圍 下’尚可對本發明的形式及細節作出前述各種改變及其他 的改變y 主要元件符號說明 26磁碟機； 30網路存取常式(NAR); 38通訊裝置； 40 ADEC介面卡； 42 ATM介面； 44以太網路記號環網路介面卡； 48視訊搞合子系統； 50控制- 20-(: 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2I0X297公釐） 1請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

Claims (1)

1. 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1. —種用於一多媒體資料流系统之方法，該多媒體資料流 系統具有：複數個分別次援一組零拷貝功能介面的不同 現有檔案系統中之一檔案系統、一個連接7生產者模組 及一消費者:模組之視_复搞—全系統（V__C _s—)-、一個連接到一 共用C憶體t大量儲存裝置、一個消費者裝置、一個多 I啤菜系統服務程_序〜.、_及—個配..置在該消費者裝置與 琢消費者模組間之裝置驅動程式，該方法係利用該現有 的檔案系統來支援一資料流檔案之該零拷貝功能，該方 法包含下列各步驟： .建立一個連接到該等複數個不同的現有檔案系統之一 勘:用途檔案系統介面；以友 乎叫—瓜用途檔莱系統介面，以便完成以零拷芎之 方式將該資料流自該生產者模组轉移到該消費者模組。 2. 根據申請專利範圍第丨項之方法，其中該建立一介面之 步驟包含下列步驟： 用以該生產者模組記錄的且可由該生產者模組呼叫 曰）该現有檔案系統，建立一輸.出記錄服務程式。 3_ 根據申請專利範圍第2項之方法，其中該輸出記綠服務 程式是一多媒體檔案.服務的核心服務程式延伸。 办 4. ‘根據申請專利範圍第3項之方法，其中該輸出記綠服務 程式產生該輸出記錄服務程式、該現有檔案系統、及L 冬拷貝功能介面之函式描述碼。 5. 根&申谙寻利範圍第4項 < 方法，又包含下列步報· 發出一個自1茨生產者模組到該輸出記錄服務程式之承 -21， 本紙張尺度適用中’國國家標隼（CNS >八4規格（21〇Χ297公釐） ---〕--Γ----裝-- (請先閱讀背面之注意事項^Λί、%'本頁) 、βτ 線 A8 B8 C8 D8 -------------------- _ 六、申請專 式乎Η，以便取得該生產者模组爲了味叫該—核义延伸而 可動甩之該等函式描述碼。 6·粮據中請專利範圍第5項之方法，又包含下列步骚： 用該VCS呼叫該生產者模組，而指示該生產者模組 驗證琢資料流檔案是否if守該零拷貝功能。 λ根據申請專利範圍第6項之方法，其中該驗證步驟包含 .下列步驟.： ， '定各一資料結構，之起始値，並檢查與該資料流檔案相 關聯的各參數。 根據申叫專利範圍第7項之方法.，其.中該驗證步骤包含 下列步騾： 確保該資料流檔案是一多媒體檔案。 9.根據申請專利範圍第8項之方法，其中該等參數包括該 «料氚檔案之起始與終止偏移量及長度。 10·拫申请專利範圍第9項之方法，又包含下列步驟： 自孩生產者模组呼叫該核心服務程式延伸，以便取得 用來支援在一中斷環境下的資料轉移的各缓衝區之識別 碼，因而該資料流係位於該大量儲存裝置中，且可在一 中斷環境下擷取該資料流。 1丨·根據申請專利範圍第〗〇項乏方法，又包含下_列步驟： 回應自该生產者模组對該核心服務程式延伸的該；呼 叫，而記錄該資料流檔案之各檔案屬性。 12_根據申請專利範園第1 1項之方法，又包含下列步骤： 將一指示碼自該生產者模组傳送到該核心服務程式延 -22- 本紙朵尺度適用中國國家樣準（CNS ) A4規格（2!0X297公釐） I I I I n : n n 訂 r . n 秦 ·: V) (請先閲讀背面之注意事項再o本頁) 經濟部.t央擦準局員工消費合作社印製 Αδ Βδ C8 D8 六、申請專利範圍 伸，用以指示該系統已備妥可準備與傳送紅該太量轉兔 事置至該共用記憶體巾錢難㈣資料_案相關聯 之資料。 1〇·根無申4寸利4圍第1 2項之方法，又包含下列步驟： •開始首次預取輿該資料流檔案相關聯的資科。 Μ..根據申請專利範園第1 3項之方法，其中該首次預取傲回 應自該服務程序發出的一輸入/輸出（1/〇)命令，且該首 卞.預.取係在中斷環境下自,該大量儲存裝真到該共用記 憶體中之一緩衝區。 15.根據申明年利範圍第1 4項之方法，各包含下列步驟： 產生一個自琢V C $到該生產者模組的函式呼叫，用以 指7F玆系統已準備好自該共用記憶體中之該緩衝區到該 消#者裝置的I / 〇作業。 10.槔據申請專利範圍幕15項之方法，又包含下列步驟： 產生一個自琢生產者模组到該核心服務程式延伸之函 式呼叫，用以要求該大量_存裝置中該資料的次一缓衝 區之一檔案描述碼及偏移量。 17.根據申请專利範圍.第.1 6項_之方法，又包含下列步碟·· 由？豕核心服務程式延伸檢查該多媒體檔案系統，以便 決定該共用記憶體中回應該ί / 〇呼叫而待輸出到該消費 者袭置的一正確緩衝區資料。 18., ί艮據申請專利範圍第1 7項之方法，又包含下到.步.雙： 利用Μ核心-服務程式延伸產生—個對應於該正確的缓 衝區之交互記憶體描述碼。 23- 本纸張又度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公董） ---^IL 装 il· v‘\ (請先閱讀背面之注意事項\^"'-本貰) 訂 -線4! 經濟部中央標準局β;工消費合作社印製 申請專利範圍 A8 B8 C8 D8 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 19·根.，申，專利範園第1 8項之方法' 又包含下列步,l 知又耳、°己憶.體.描述碼自該核心服務程式延伸循序值 送到居生產者模組、該v c s、及暮消費者模组。 2〇.根據申請專利範園第19項之方* :又包含下列各步碟： 由該驅動程式接收該交互記憶體描述碼；以及 / 戸惠所楱收的該交互記憶·體描述碼，而由該驅動程式 將該共用記憶體的該正確農歲區中之該資料轉移到該 f者裝置, 21. 根據申請專利範圍第2 〇項之方法，又包〜含下列各步驟： 以便決定孩資料流檔案是否適於在一中斷環境下 轉移；以及 回應孩檢查，而在一程序環境下自該濃、案取得一緩衝 區的資料。 ' '、 22. 根、據申請專利範圍第2丨項之方法，又包n列步戰： 在了中斷環境下建立一個在該核心延伸與該服務程序 間之郵箱介面。 23. —種用於一多媒體資料流系統之裝置，該多媒體資料流 系，統具有：複數個分別支援一組零..拷1功能介面的不同 現有植案系統中之一檔案系統、一個連接一生產者模组 及一消費者模組之視訊耦合系統（v C S )、一個連接到一 共用記憶體之大量儲存裝置、一個消費者装置個多 媒體檔案系統服務程序、及一個配虞在該消.費者裝.羃與 該/消費者模组間.之雾置堪動程式，該裝置係利用該現有 .的檔案系統來支援一資料流檔案之該零拷貝功能，該裝 -24- 本紙張尺度適用中國·國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 請 先 閎 1¾ 之 注 意 事 項ζύ 本 頁 裝 訂 )線 A8 B8 C8 ___- —_ D8 六、申請專利範圍 置包含： 建立一般用途檔案系統介面之裝置，用以建立一假連 接刿該等複數個不同的现有檔案系統之一般用途檔案系 統介面；以及 - .呼叫裝置，用以呼叫該一般用途檔案系統介面’以便 疋成以零拷貝之方式將該資料流自該生產者模組轉移到 該消費者模組。 24·根據申請專利範圍第2 3項之裝置，其中該建立一介面之 裝置包含： 建立輸出記錄服務程式之裝置，用以利用以一該生產者 模組記錄的且可由該生產者模组呼叫的該現有檔案系統 建立一輸出記錄服務程式。 25. 根據申請專利範圍第2 4項之裝置，其中該输出記錄服務 程式是一多媒體檔案服務的核心服務程式延伸。 26. 根據申請專利範圍第2 5項之裝置，其中該輸出記錄服務 择式產生該輸出記綠服務程式、該現有檔案系統、及該 零拷貝功能介面之函式描述碼。 27. 根據申請專利範園第2 6項之裝置，又包含： 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 發出函式呼叫之裝置，用以發出―個自_該生產者模組 到琢輸出1己錄服務程式之函式呼叫，以便取得該生產者 模姐爲了，叫該核.心延伸而可動用之該等函式描述碼。 28. 根據申請專利範圍第27項之裝置，又包含： 驗證裝置，用以利用該VCS呼叫該生產者模组，而指 示該生產者模組驗證該資料流檔案是、否遵守該零拷貝功 —__ . i紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇χ；297公釐） 一~~ ' 六、申請專利範圍 能。 . 29. 根據申請專利範圍第2 8項之裝置，其中該驗證裝置包含 設定起始値之裝置，用以設定各資料結構之起始値，並 檢查與該資料流標案相關聯的各爷數。 30. 根據申請專利範圍第2 9項之裝置，.其中該驗證裝置包含 .確保該資料流檔案是一多媒體檔案之裝置。 31:根據申請專利範圍第3 0項之裝置，其中該等參數包括該 資料流檔案之起始與終止偏移量及長度。 32. 根據申請專利範圍第3 1項之裝置，又包含： 自該生產者模組呼叫該核心服務程式+延伸之裝置，用 以取得用來支援在一中斷環境下的資料轉移的各緩衝區 之識別碼，因而該資料流係檔案位於該大量儲存裝置 中，且可在一中斷環境下擷取該資料流檔案。 33. 根據申請專利範圍第3 2項之裝置，又包含： 記錄檔案屬性之裝置’，用以回應自該生.產者模組對該 核心服務程式延伸的該呼叫，而記錄該資料流檔案之各 • . < 檔案屬性。 34. 根據申請專利範圍第3 3項之裝置，.又包含： 經濟部中央標準局負工消費合作社印I (請先閱讀背面之注意事項备彳聲本頁) 傳送指示碼之裝置，W以將一指示碼自該生產者模組 傳送到該核心服務程式廷伸，、以便棍示該系統已備妥可 .準備與傳送自該大量儲存裝置至該共用記憶體$各幾衝 區的該資料流檔案相關聯之資料。 3孓根據申請專利範圍第3 4項之装置，又包-含-： 閱始首次預取與該—資斜流檔.案相、關聯的資_料之裝置。 -26-. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 六、申請專利 36·根據申請專利範圍第3 5項之费55 / , n , 、〈表置，其中該首次預取係回 應目该服務程序發出的一 # m入/輪出Π / 0)命令，且該首 次預取係在一中斷環境下白 ^ , 目疼大量儲存裝置到該共用記 憶體中之一緩衝區。， 37. 根據申請專利範圍第3 6項之裳冒又勺.本 產生一個自該V C S到兮4 ^ " J w生屋者模組的函式呼叫之裝 置’•用以指示該系结p進供 、 羊備抒自該共用記憶體中之該緩 衝區到該消費者裝置的丨/ 〇作業。 38. 根據申請專利範圍第37項之裝置，又包含： 產生個自忒生產者模组到該核心服務程式延伸.的函 式乎^ < $ # ’用以要求該大量儲存裝置中該資料的次 一緩衝區之一檔案描述碼及偏移量。 39. 根據申請專利範圍第38項之裝置，又包含： =查裝置，用以由該核心服務程式延件檢查鼓多媒體 檔案系统，以便決定該共.甩記憶氟伞一琢德該4/〇參叫而 待輸出到該消費者裝置的—正確緩脊區資料。 40. 根據申請專利範圍第39.項之裝置，又包含： 產生父互圮憶體描述碼之裝置，用以利用該核心服務 經濟部中央標準局員.工消費合作社印製 私式L伸產生一個對應於該正確的緩衝區之交互記憶體 描述碼。 4丨·帑據申請專利範圍第4α項之裝置，又包含： 傳送夂互i己憶體描述碼之装置，用以將該交互記憶體 描述碼自該核心服務程式延伸循序傳送到該生產者模 組、孩V C S、及該消費者模组。 -27- 本氏張尺度適用中國國家襟準（CNS〉a槪^⑺〇χ297公缝〉 A8 B8 C8 _._P8 _ 六、申請專利範圍 42. 根據申請專利範圍第4 1項之裝置，又包含_· 由該驅動程式接收該交互記憶體描述碼之裝置；以及 •轉移資料之裝置，甩以回應所接收的該交.互記憶體描 述碼，而由該驅動程式將該共用記憶體的該正確緩衝區 中之該資料轉移到該消費者裝置。 43. 根據申請專利範圍第4 2項之裝置，又包含： 檢查以便決定該資料流檔案是否適於在一中斷環境下 轉移之裝置；以及 取得緩衝區資料之裝置，用以回應該檢查，而在一程 序環境下自該檔案取得一緩衝區的資料。 , 44. 根據申請專利範圍第4 3項之裝置I，又包含： 建立郵箱介面之裝置，用以在一中斷環廣下建立一個 在該核心延伸與該服務程序間之郵箱介面。 (請先閲讀背面之注意事項一ilj馬本頁) -裝. 訂 線_ 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 -28- 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐）