TWI292123B - Method and computer-readable medium of allowing for single implementation of operations common to both kernel mode processing and user mode processing relative to the hardware adapter - Google Patents

Description

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日修替換頁 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明大致是關於電腦硬體的驅動程式軟體。特定言 之，本發明是關於允許與該硬體介面卡有關之核心模式處 理（kernel mode processing )和使用者模式處理（user mode processing )所通用的一或多個作業（operation )之一單一 實作（single implementation )之方法、系統和電腦程式產 品。 【先前技術】 在電腦硬體效能日漸增加的同時，電腦軟體的作業逐 漸變成整體系統效能的關鍵因素。如果有頻繁而大量的資 訊需要父換的話’就更需要有高效率的電腦軟體來和硬體 介面卡互動以控制硬體裝置。各種軟體層和處理模式間相 對應轉換的典型瓶頸通常發生在一應用程式和一硬體介面 卡之間。 大部分的作業系統提供至少兩種處理模式：（i)相對而 言較不冗到#賴且較多限制的使用者模式，以及（Η)相對而 言較受到信賴且較少限制的核心模式。大致而言，應用程 式在使用者模式執行’程式彼此間獨自執行，並不會干擾 到其他程式的資源。當產生系統呼叫、例外或錯誤、發生 中斷等的情況時，使用者模式的程式會切換到核心模式。 在核心模式内執行的私式並無在使用者模式處理的限制， 5

1292123 享有存取所有電腦資源（例如所有可用的記憶體）的權力。 因為該作業系統核心扮演電腦資源守門人（ gatekeeper) 的角色，直接存取資源通常會限制核心模式的處理。電腦 硬體有時也會針對使用者模式處理和核心模式處理的差異 作支援，例如，許多微處理器具有處理模式以支援使用者 模式處理和核心模式處理間的差異。 由於存取某些資源會限制核心模式處理，一使用者模 式處理必須轉換或切換至一核心模式處理才得以存取資 源。存取完後，該處理會切換回使用者模式繼續後續的執 行。然而，切換處理模式會嚴重影響效能。因此，為了減 少切換處理模式所導致的效能下降，一些硬體介面卡支援 在某些參數中實施安全檢測，讓使用者模式的應用程式可 以直接存取該硬體，無須轉換到核心模式。因此，一些軟 體驅動程式在某些處理程序下不會進入核心模式。 雖然允許使用者模式處理可直接存取硬體資源，但仍 須在指定的安全參數中限制存取，才得以確保電腦系統的 安全。對於該硬體介面卡而言，這些安全參數是在核心模 式處理下設定。實際上，該安全參數會指出一特定處理在 哪些作業時可直接存取。該硬體介面卡會拒絕其他處理作 類似的存取，也會拒絕一處理存取超出該安全參數所允許 的範圍。 某些作業可同時在使用者模式和核心模式下執行。然 而，若要在每個模式中執行相同的作業，會降低軟體開發 6 1292123 的效率。譬如說要考慮記憶體分派（m e m 〇 r y a 11 〇 c a t i ο η ) 的問題。雖然在每一種模式下，記憶體的區域都會被分派， 但核心模式時的記憶體分派與使用者模式時的記憶體分 派，其要求並不相同。舉例而言，在核心模式下，記憶體 分派必須符合某些校正條件以幫助硬體驅動，但在使用者 模式下作記憶體分派，則不需符合校正條件。然而，就硬 體驅動程式而言，所需的就是記憶體區域。因此，典型存 取一硬體介面卡的單一作業均個別實施使用者模式和核心 模式。綜上所述，我們需要有允許與該硬體介面卡有關之 核心模式處理和使用者模式處理所通用的多個作業之單一 實作之方法、系統和電腦程式產品。 【發明内容】 本發明是關於允許與一硬體介面卡有關之核心模式處 理和使用者模式處理所通用的多個作業之單一實作之方 法、系統和電腦程式產品。由於至少一作業為使用者模式 處理和核心模式處理所通用，所以會定義一通用介面 (common interface)，並且會提供該至少一作業所對應之 核心模式和使用者模式實作。假設有一處理，如果該處理 是一核心模式處理，則該介面的一呼叫（call )會對映（is m a p p e d t 〇 )至該核心模式實作，而如果該處理是一使用者 模式處理，則會對映至一使用者模式實作。該對映可能在 執行時執行或可是靜態的。 該共同作業會讓一使用者模式處理直接存取一硬體介 7 1292123 面卡，而無須切換到核心模式。另外也會提供核心模式處 理所獨有的一或多個作業之一核心模式實作。舉例而言， 藉由該硬體介面卡以起始和終止通訊的作業可能是核心模 式處理所獨有，而藉由該介面卡以傳送和接收訊息的作業 可為使用者模式處理和核心模式處理所通用。特定言之， 核心模式處理所獨有的其中一個作業可能會識別該硬體介 面卡的安全參數才實施。 藉由下述的說明、實施例和申請專利範圍，將可對本 發明的功能和優點有一完整的認識。 【實施方式】 本發明是關於包含與一硬體介面卡有關之核心模式處 理和使用者模式處理所通用的一作業之單一實作之方法、 系統和電腦程式產品。本發明提供該作業的核心模式和使 用者模式實作之一通用介面。如果該呼叫處理為一使用者 模式處理，該呼叫會被對映至該使用者模式實作，而如果 該呼叫處理為一核心模式處理，該呼叫會被對映至該核心 模式實作。本發明的一些實施例至少包含一或多個特殊功 能和/或一或多個一般功能的電腦，該電腦包含各種電腦硬 體，詳見下述對第4圖之說明。 第1圖顯示一高階區塊圖，說明根據本發明，一包含 共用使用者模式和核心模式作業的單一實作之硬體驅動程 式模型。一應用程式110透過使用者模式介面120存取介 8 1292123

面卡1 5 0。其中一些作業會對映至核心模式實作1 40，而有 些則對映至使用者模式實作 1 3 0。要注意的是在使用者模 式實作1 3 0下，可以直接存取介面卡1 5 0，而無須轉換到 核心模式。因此，應用程式1 1 〇可透過使用者模式實作1 3 0 存取介面卡 1 5 0，並且所需的時間相較核心模式實作 1 40 而言可大幅降低。 讓相同的作業可在使用者模式實作1 3 0和核心模式實 作140下執行，至少有以下幾點原因。第一，核心模式實 作1 40大致包含介面卡1 5 0所有可能的作業，因此沒有使 用者模式介面1 20的應用程式可利用核心模式實作1 40與 介面卡1 5 0溝通。由於有從核心模式切換至使用者模式（然 後再切換回去）的額外負擔，核心模式實作140呼叫使用 者模式實作1 3 0 (為了讓作業能在使用者模式下執行）在 典型的情況下無法達到最佳效能，尤其是當使用者模式實 作1 3 0所執行之作業，其發生的頻率很高時，例如：傳送 和接收訊息。（注意：為了讓一應用程式能進入核心模式 實作 1 40，會將其從從使用者模式切換至核心模式，但之 後會將其從核心模式切換回使用者模式。） 第二，核心模式實作1 4 0大致包含核心模式所獨有之 作業。為了從介面卡1 5 0傳送和接收訊息，通常這些作業 會利用更多的基本作業。然而，如上所述，為了提升效能， 避免讓一處理從使用者模式轉換到核心模式，像傳送和接 收訊息般頻繁的作業很有可能會包含在使用者模式實作 9 1292123

96r I 年月曰修yb正替換頁丨 1 3 0中。就如同上述的情況，從核心模式切換至使用者模 式以進行使用者模式實作 1 3 0，然後再切換回核心模式， 會產生額外的負擔，造成無法達到最佳效能。 由於使用者模式處理和核心模式處理的不同，一處理 的使用者模式實作也會與核心模式實作不同。傳統上，一 作業的每一使用者模式實作1 3 0提供與該作業相對應之核 心模式實作1 4 0相同，但適合使用者模式處理的功能。然 而，根據本發明，以及第2A-2C圖中範例硬體驅動程式模 型的說明，使用者模式實作1 3 0和核心模式實作1 40共享 一通用介面。（在第1圖中，這個通用介面是使用者模式 實作1 3 0和核心模式實作1 4 0的一部分，且並無單獨顯示。） 因此，一核心模式通訊作業和一使用者模式通訊作業可使 用相同的原始碼。利用相同的原始碼（例如：由一通用原 始碼開發出的靜態函式庫）對減少開發時間、測試時間和 程式錯誤都有很大的幫助，因為只要撰寫及測試少數的程 式碼即可。該通用介面也會提供開發者指引，告知如何根 據可透過該通用介面取得的常式設計軟體。 當然，有些作業為核心模式實作1 40所獨有。舉例而 言，由於該核心負責安全的工作，因此只能在核心模式實 作1 40下起始和終止存取介面卡1 5 0。一旦核心模式實作 140(在應用程式110之下）賦予介面卡150適當的安全參 數後，介面卡1 5 0在其被存取時會執行相對應之安全檢 查，例如驗證該存取處理已經由核心模式實作1 40合法授 10 1292123 mnrm一年月曰修(

權。 第2A-2C圖說明根據本發明之一範例硬體驅動程式模 型，該模型包含共用使用者模式和核心模式作業的單一實 作。InfiniBand應用程式21 0A透過使用者模式函式庫23 〇 a 以及透過核心模式小連接埠（m i n i ρ 〇 r t )驅動程式2 4 Ο A存 取主機通道介面卡（「HCA介面卡」）28 OA。有一種很實 用的方式是透過使用者模式函式庫230A(與其相對者為核 心模式小連接埠驅動程式240A )存取HCA介面卡280A， 因為有一 InfiniBand硬體架構的範例顯示無須對該介面卡 進行某些安全檢查和其他處理。起始和終止存取透過核心 模式作業控制，以確保適當的安全層級。然而在起始之後， 頻繁通訊作業（例如：傳送和接收資料)的安全性由該HC A 硬體執行’並且需考慮極高速使用者模式存取。舉例而言， 如下述對第2C圖的說明’核心模式小連接埠驅動程式 240A負責建立和解除通訊仵列，而使用者模式函式庫 2 3 0 A允使用者模式資料傳送至該{^八介面卡28〇人的通 訊佇列。

InfiniBand應用程式 210A首先呼叫使用者模式 InfiniBand 函式庫 220A ’ 該 InfiniBand 函式庫 220A 可藉 由5主冊負料庫内的具體組態資訊，得知使用者模式函式庫 230A。從某方面來說，使用者模式函式庫230可以視為是 使用者模式InfiniBand函式庫220A的延伸。該使用者模 式函式庫230A為其所支援的常式而匯出一大家所熟知的 11 1292123

應用程式界面（「API」）（以分派表的形式呈現）。在 一實施例中，使用者模式函式庫2 3 Ο A如同一動態連結資 料庫（「DLL」）般執行。雖然並非並要，但infiniBand 大部分的優點都能透過該使用者模式函式庫2 3 Ο A所提供 不進入核心模式（kernel-bypass) 10的功能實現。

InfiniBand函式庫220A顯示一抽象而一般的HCA裝 置介面。該使用者模式函式庫23 0A的廠商指定（vendor specific )函式庫232A會將該InfiniBand函式庫220A的 抽象性對映至該 HCA 介面卡 280A 的硬體指定 (hardware-specific )作業。小連接埠驅動程式240A的廠 商指定函式庫242 A也與該廠商指定函式庫相同，下面還 會再詳細描述。因此，廠商指定函式庫232A和廠商指定 函式庫242A至少一部份是表示一與處理模式無關 (「PMI」）的HC A 10存取函式庫。 使用者模式InfiniBand函式庫220A也透過Hca埠 250A和小連接埠驅動程式240A存取HCA介面卡280A。 除了康商指定函式庫242A，小連接璋驅動程式240A也包 含核心模式介面卡控制和輔助函數（helper functions ) 244A以及類別代理程式（ciass agents ) 246A。其他關於 Hca瑋250A、小連接埠驅動程式240A和HCA介面卡280A 間的關係將於後續對第2B圖說明時描述。Hca埠25 0A也 允許從其他核心模式客戶端27〇A(例如：利用一11(^埠客 戶端API的RNDIS小連接埠）存取HCA介面卡280A。該 12 I292123

Ca埠25 OA啟動各種類別管理子系統，包含子網路管理員 A 連線管理貝264A和效能管理員266A。 參考第2B圖’ Hca埠250B提供一抽象且一般的hca 震置介面。如同使用者模式函式庫23〇a和廠商指定函式 庠232A，小連接埠驅動程式240B和廠商指定函式庫242B 將該Hca埠250B的抽象性對映至該HCA介面卡28〇b的 體扎定作業。如上所述，小連接埠驅動程式24〇B的廠 $指定函式庫242B以及使用者模式函式庫23〇A的廠商指 κ函式庫232A與廠商指定PMI函式庫相同。（梭心指定 吊式在核心模式介面卡控制和輔助函數244b内執行。）此

Hca埠25 0B會為該小連接埠驅動程式的類別代理程式 246B備妥一環境。

Hca埠25 0B建製一作業環境讓小連接埠24〇B得以使 用作業系統的功能，例如：記憶體分派、註冊表存取和連 接埠/暫存器存取。為了要避免小連接埠的開發人員會遭遇 某些複雜的設計，以及促進廠商指定函式庫232A和廢商 指定函式庫242B使用單一資源目標的達成，將不允許直 接呼叫該作業系統。Hca埠25 0B也會將小連接埠驅動程式 240B的要求串列化（ serianze )，所以該小連接埠的開發 人員無須處理序列化的問題。記憶體資源是從該作業系統 的不分頁記憶體區（non-paged memory pool)分派。

Hca 埠 250B 為 InfiniBand 客戶端提供 InfiniBan(i 資 源官理。相較之下’小連接璋驅動程式2 4 0 B並不提供 13 1292123

InfiniBand資源管理，而是如同該jjca埠管理方法的延伸。 小連接埠驅動程式240B使Hca埠250B避免有該HCA介 面卡2 8 〇 B的廉商指定作業語意（s e m an t j c s )。一小連接 埠資訊結構會提供Hca埠250B該小連接埠控制/輔助和 PMI 10存取回呼（callback)常式。 第2C圖顯示infiniBand應用程式210C透過使用者模 式InfiniBand函式庫220C，以及「具備廠商指定函式庫 232C的使用者模式函式庫230C」或「Hca埠250C和具備 介面卡輔助函數244C的小連接埠240C」存取hca介面卡 2 8 0C。該介面卡控制和輔助函數處理兩個要求。第一，讓 典型的驅動程式能對HCA介面卡280C進行一般的控制和 作業’例如：起始和停止該小連接埠驅動程式、1〇匯流排 資源指派和管理（10、記憶體和中斷）、隨插即用 (plug-and-play)命令的處理，以及處理電源管理命令。 第二個要求是關於支援核心模式辅助函數。這些特殊 權限的函數係由該小連接埠執行，以提供有秩序的通訊資 源管理(communication resource management)，包含: (i )保護域（p r 〇 t e c t i ο n d 〇 m a i η )管理，例如：保護域的 建立和解除，以及當需要時分配保護域；（ii )轉換和保 護表（translation andprotection table)管理，例如：轉換 和保護表的建立和解除，以及表格項目的控制和管理，包 含記憶體區域和記憶體視窗（memory windows )的建立和 解除，（111 )事件要求管理，例如：事件佇列的建立和解 14

1292123 除，以及處理事件佇列的事件；（iv )完成佇列（completion queue )管理，例如：完成佇列的建立和解除，以及將一完 成"ί 丁列與該HCA介面卡繫結和解除繫結（binding and unbinding ) ， （ v )工作佇列管理，例如：一工作仔列的 建立和解除、支援程式化工作佇列屬性、以及將工作佇列 與該HCA介面卡建立繫結；（vi )位址向量表（address vector table )管理，例如：位址向量表的建立和解除（在 某些情況下這可能是該保護域管理功能的一部份）；以及 (v i i )支援多點傳送（m u 11 i c a s t )，例如：多點傳送群組 的建立和解除。 該處理模式獨立函式庫（例如：廠商指定函式庫23 2 c 和廠商指定函式庫242B )靜態連結到小連接埠24〇c和使 用者模式函式庫23 0C。如上所述，將該函式庫變為一通用 的原件’可減少開發、維護和測試一 HCA小連接埠的所耗 費的時間和精力。大致而言，該PMI函式庫的函數有一或 多個分配到的内容特定延伸區。該延伸區為pMI工作區， 該PMI函數利用其以建立該處理内容。根據該處理内容， 名對應的使用者模式或核心模式實作會因--般的命名函 數而被呼叫或對映。 A PMI廠商指定函式庫提供三種一般的功能形式：⑴ 該保濃域/ 7°成佇列/工作佇列（「PD/CQ/WQ」）的使用者 模式之建立和解除，（⑴將1〇佇列傳到配置給該使用者模 式處理的仔列對暫存器’以& ( iii )藉由-繫結要求控制 15

1292123 記憶體視窗。用來支援建立和解除PD/CQ/WQ的PMI常 式，其執行有兩個步驟。第一個步驟，在核心模式内由該 小連接埠取得配置一佇列對所需的資源。第二個步驟，如 果一要求失敗，檢查該結果，釋放分派給該處理的資源。 10要求會直接控制一分派的佇列對。極少架構會有10要 求和記憶體視窗控制的負擔，因為高頻寬和低延遲相當重 要。·

第3圖顯示根據本發明，包含共用使用者模式和核心 模式作業的單一實作之範例方法。雖然這些方法以特定的 順序予以說明，但本發明並不受此特定之順序或組合所限 制。包含與一硬體介面卡有關之核心模式處理和使用者模 式處理所通用的一或多個作業之單一實作可包含以下方 法：定義（3 1 0 )核心模式處理和使用者模式處理所通用的 至少一作業之一通用介面；提供（320 )與該名稱相應之至 少一作業的一核心模式實作；提供（3 3 0 )與該名稱相應之 至少一作業的一使用者模式實作；提供（340 )核心模式處 理所獨有的一或多個作業之一核心模式實作；以及如果一 處理為核心模式實作，則對映（3 5 0 ) —或多個通用介面呼 叫至該核心模式實作，而如果該處理為使用者模式實作則 對映至該使用者模式實作。 本發明實施例至少包含一或多個特殊功能和/或一或 多個一般功能的電腦，該電腦包含各種電腦硬體，詳如下 述。本發明範圍内的實施例也包含電腦可讀媒體，其傳輸 16 1292123 H 3Τ[ 年月曰修(身正替換頁j 或具有館存在其上之電腦可執行指 ^ 貝科結構。這樣的 一白σ碩媒體可以是可由一一般功能或 竹沐功能電腦存取 之媒體。舉例而言（但不限於此），這趕AA a 乂樣的電腦可讀媒體 至 >、包含 RAM、ROM、EEPR〇m、Cd_r〇 存、磁碟錯存或其他磁性錯存裝置，或 1 ^ , 且 4任何其他可用來傳 輸或储存以電滕可執行指令或資料結構為形式的程式瑪之 媒體，而這些其他之媒體可一处 所存取。“或特殊功能電腦 當資訊透過-網路或其他通訊連結（可以是有線、無 線’或有線或無線之結合） 裎 、 奋、目 V傳輪或k供至一電腦，該電腦 曰1〜連結為一電腦可 , 可稱 媒體因此，任何這樣的連結都 了被％之為電腦可讀媒體。 棋俨 上述的結合也包含在電腦可讀 媒體的靶圍内。電腦可 能電^ n 曰7 ，至少包含能讓一 一般功 月匕Έ月自、特殊功能 C功处， 或特殊功能處理裝置執行某此功能 或功‘組之指令和資料。 干一刀月匕 第4圖和下述說明 提供-簡要、-般的.、 施本發明之合適運算環境， 用一般由網路内、ϋ兄明。雖然並非必要，但本發明將利 力又田網路内的雷 予以描述。大致而」 于之指令（例如··程式模組） 元件、資料結構等；式模組包含常式、程式、物件、 象資料型態。電腦可執：：行特定之工作或實施特定之抽 組為執行本發明所揭+仃令、相關的資料結構和程式模 行指令或相關資料結：的方：步驟之程式碼示例。該可執 之特定順序為實施這些步驟所述的 17 1292123 方法之示例。 習知技藝人士皆明暸，本發明可在具有多種形式之電 腦系統組態的網路運算環境下實施，該電腦系統組態包含 個人電腦、手持裝置、多處理器系統、具備微電腦或可程 式化的消費電子、網路電腦、迷你電腦、大型電腦等等。 本發明也可在分散式運算環境下實施，在該分散式運算環 境下，各個工作由透過通訊網路連結（可以是有線、無線， 或有線或無線之結合）之區域和遠端處理裝置執行。在一 分散式運算環境中，程式模組可能存放在區域和遠端記憶 儲存裝置中。 參考第4圖，一實施本發明的範例系統包含一以傳統 電腦420為形式之一般功能運算裝置，該傳統電腦420包 含一處理單元421、一系統記憶體422和一與多個系統元 件相隅合之系統匯流排 423，該系統元件包含與該處理單 元421相連之系統記憶體422。該系統匯流排423可以是 任何形式的匯流排架構，包含記憶體匯流排或記憶體控制 器、周邊匯流排和各種匯流排架構的區域匯流排。該系統 記憶體包含唯讀記憶體（ROM ) 424和隨機存取記憶體 (RAM ) 425。一基本輸入/輸出系統（BIOS) 426，包含 可幫助該電腦4 2 0内元件之間資訊傳遞的基本常式（例如 在開機時），該基本輸入/輸出系統可儲存在ROM424之中。 該電腦420尚可包含一可讀寫磁性硬碟439之磁性硬 碟機427、一可讀寫可移動式磁碟429之磁碟機428，和一 18 1292123 胃：：移動式光碟431 (例如：cd_r〇m或其他光學媒 :)之光碟機43。。該磁性硬碟機42?、磁碟機心和光碟 430 ,別藉由一硬碟機介面432、一磁碟機介面433和 =介面434,與該系統匯流排423相連接。該驅動 式和其相連繫之電腦可讀媒體，可將該電腦420的電腦 可執饤…資料結構、程式模組和其他資料作非揮發性 儲存。雖然此處所述的範例環境係利用—磁性硬碟439、 一可移動式磁碟429和一可移動式光碟431，但也可使用 其他可儲存資料的電腦可讀媒體，其包含磁帶、快閃記憶 卡數位視5孔衫碟、白努利磁片（B e r η 〇 u 11 i c a r t r i d g e s )、 RAMs、R〇ms 等等。 程式碼至少包含一或多個程式模組，其可儲存在該硬 碟 439、磁碟 429、光碟 431、r〇m424 或 RAM425，包含 一作業系統43 5、一或多個應用程式436、其他程式模組 437和程式資料43 8。一使用者可透過鍵盤44〇、指向裝置 442或其他輸入裝置（未顯示，例如：麥克風、搖桿、遊 戲控制器（game p ad )、碟型衛星信號绛收器、掃描器等 等）’將指令和資訊輸入該電腦42〇。這些或其他輸入裝置 通常藉由一與系統匯流排423相隅合之序列埠介面446與 處理單元42 1相連。或者，該輸入裝置可尤其他介面連接， 例如：並列埠、遊戲控制器或通用序列匯流排（USB )。一 監視裔447或其他顯示裝置也是藉由一介面，例如顯示卡 448 ’與系統匯流排423相連接。除了監視器外，典型的個 人電腦包含其他周邊輪出裝置（未標示），例如：揚聲器和 19 1292123 印表機。 該電腦420可在一網路環境中執行，並與一或多個遠 端電腦（例如：遠端電腦449a和449b )建立邏輯連結。 遠端電腦449a和449b可以是個人電腦、伺服器、路由器、 網路電腦、對等裝置或其他常見的網路節點，雖然第4圖 只說明了記憶儲存裝置450a和450b及其相聯繫之應用程 式436a和436b，但典型的遠端電腦包含上述與該電腦420 有關之多個或所有的元件。第4圖所述之邏輯連結包含一 區域網路（LAN ) 4 5 1和一廣域網路（WAN ) 4 5 2，此為例 示且不限於此。這樣的網路環境在辦公室或企業的電腦網 路、内部網路（intranets )和網際網路都常見到。 當在一 LAN網路環境時，該電腦420會透過一網路介 面或介面卡 4 5 3連接到區域網路4 5 1。當在一 WAN網路 環境時，該電腦420可包含數據機454、無線連結，或其 他透過該廣域網路 4 5 2 (例如：網際網路）建立通訊之方 法或裝置。該數據機454可以是内建或外接式，且藉由該 序列埠介面446與該系統匯流排423相連。在一網路環境 中，使用在該電腦420或其部分元件之程式模組，可儲存 在該遠端記憶儲存裝置中。習知技藝人士皆明暸此處所示 之網路連結為一範例，也可利用其他透過該廣域網路 4 5 2 建立通訊之方法或裝置。 以上詳述了根據本發明揭露之實施例，但習知技藝的 人士皆明暸，可於在不逾越本發明下述申請專利範圍的範 疇下，可對本發明進行修改。 20 (Ή r. η 干月

1292123 【圖式簡單說明】 為描述本發明之功能與優點，將利用特定的實施例說 明，本發明之圖示將描述典型之實施例，但並不因此限制 本發明之範疇。 第1圖顯示一高階區塊圖，說明根據本發明，一包含 共用使用者模式和核心模式作業的單一實作之硬體驅動程 式模型； 第2A-2C圖說明根據本發明之一範例硬體驅動程式模 型； 第3圖顯示根據本發明，包含共用使用者模式和核心 模式作業的單一實作之範例方法； 第4圖說明一範例系統，該系統提供一適合執行本發 明之作業環境。 【元件代表符號簡單說明】 11 0應用程式 1 2 0使用者模式介面 1 3 0使用者模式實作 140核心模式實作 1 5 0介面卡 210Α、210C InfiniBand 應用程式 21

1292123 220A、220C使用者模式InfiniBand函式庫 230A、23 0C使用者模式函式庫 232A、232C、242A、242B廠商指定函式庫 240A、240B核心模式小連接埠驅動程式 240C小連接埠 244A、244B核心模式介面卡控制和輔助函數 244C介面卡輔助函數 246A、246B類別代理程式（SM和PM代理程式） 250A、250B、250C Hca 埠 262A子網路管理員 264A連線管理員 266A效能管理員 270A核心模式客戶端 280A、280B、280 C 主機通道介面卡 310定義通用介面 3 20為通用作業提供核心模式實作 3 30為通用作業提供使用者模式實作 3 40為獨有的作業提供核心模式實作 3 50對映通用介面呼叫 420傳統電腦 421處理單元 422系統記憶體 423系統匯流排 22 1292123

424唯讀記憶體（ROM ) 425隨機存取記憶體（RAM)

426基本輸入/輸出系統（BIOS 427磁性硬碟機 428磁碟機 429可移動式磁碟 430光碟機 431可移動式光碟 432硬碟機介面 433磁碟機介面 434光碟機介面 435作業系統 436 、 436a 、 436b 應用程式 437其他程式模組 43 8程式資料 439硬碟 440鍵盤 442指向裝置 447監視器 448顯示卡 449a、449b遠端電腦 450a、450b記憶儲存裝置 4 5 1區域網路（L A N ) 23

1292123 452廣域網路（WAN ) 4 5 3網路介面 454 數據機

24

Claims (1)

1. 1292123 十、申請專利範圍： 1. 一種能容許關於一硬體介面卡之核心模式處理和使用 者模式處理所通用的一或多個作業之一單一實作的方 法，該方法係適用於一包含能夠在下述模式之至少一者 中作業之一或多個處理：（i) 一相對較少限制之核心模 式，和（ii) 一相對較多限制之使用者模式，的電腦系 統，以及適用於一能讓該一或多個處理透過一通訊連結 與至少一硬體裝置進行通訊的該硬體介面卡，該方法包 含下述步驟： 為核心模式處理和使用者模式處理所通用之至少 一作業定義一通用介面名稱； 為至少一與該名稱相應之作業提供一核心模式實 作； 為至少一與該名稱相應之作業提供一使用者模式 實作；以及 對一特定處理而言，將一或多個通用介面呼叫對映 (m a p p i n g)至（i )該核心模式實作，如果該特定處理為 一核心模式實作，以及呼叫對映至（i i )該使用者模式 實作，如果該特定處理為一使用者模式實作。 2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該至少一作業 對應至一通訊作業，該通訊作業讓一使用者模式處理直 25 129213 rxrr 日修(: 接存取該硬體介面卡，無須切換至核心摸式。 3 .如申請專利範圍第2項所述之方法，更包含提供核心模 式處理所獨有之一或多個作業之一核心模式實作的一 動作。 4.如申請專利範圍第3項所述之方法，其中核心模式處理 所獨‘有之該一或多個作業係對應至一或多個通訊作 業，以供透過該硬體介面卡來起始和終止通訊，而其中 核心模式處理和使用者模式處理所通用之該至少一作 業的通用介面係對應至一通訊作業，以供透過該硬體介 面卡傳送和接收資訊。 5 .如申請專利範圍第3項所述之方法，其中核心模式處理 所獨有之該一或多個作業的至少其中之一者可指定用 於實施該硬體介面卡的安全參數。 6. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該對映會在執 行時（r u n t i m e )發生。 7. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該對映是靜態 的0 26

   號麵案？^年Γ月修正

   8 .如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該硬體介面卡 為一 InfiniBand主機通道介面卡。 9. 一種記載電腦可執行指令之電腦可讀取媒體，其中該電 腦可執行指令可實施一能容許關於一硬體介面卡之核 心模式處理和使用者模式處理所通用的一或多個作業 之一單一實作的方法，該電腦可讀取媒體可適用於一包 含能在下述模式至少一者中作業之一或多個處理：（i) 一相對較少限制之核心模式，和（Π) —相對較多限制 之使用者模式，的電腦系統，及適用於能讓一或多個處 理透過一通訊連結與至少一硬體裝置進行通訊的該硬 體介面卡，其中該方法包含下述步驟： 為至少一核心模式處理和使用者模式處理所通用 之作業定義一通用介面名稱； 為至少一與該名稱相應之作業提供一核心模式實 作； 為至少一與該名稱相應之作業提供一使用者模式 實作；以及 對一特定處理而言，將一或多個通用介面呼叫對映 至（i )該核心模式實作，如果該特定處理為一核心模 式實作，以及呼叫對映至（i i )該使用者模式實作，如 果該特定處理為一使用者模式實作。 27

   1292123 1 Ο.如申請專利範圍第9項所述之電腦可讀取媒體，其中該 至少一作業係對應至一通訊作業，該通訊作業讓一使用 者模式處理直接存取該硬體介面卡，無須切換至核心模 式0 1 1.如申請專利範圍第1 0項所述之電腦可讀取媒體，其中該 方法更包含提供核心模式處理所獨有之一或多個作業 之一核心模式實作的一動作。 1 2.如申請專利範圍第1 1項所述之電腦可讀取媒體，其中核 心模式處理所獨有之該一或多個作業係對應至一或多 個通訊作業，以供透過該硬體介面卡來起始和終止通 訊，而其中核心模式處理和使用者模式處理所通用之至 少一作業的該通用介面係對應至一通訊作業，以供透過 該硬體介面卡傳送和接收訊息。 1 3 .如申請專利範圍第11項所述之電腦可讀取媒體，其中核 心模式處理所獨有之該一或多個作業的至少其中之一 者會可指定用於實施該硬體介面卡的安全參數。 1 4.如申請專利範圍第9項所述之電腦可讀取媒體，其中該 對映會在執行時發生。 28

   1292123 1 5 .如申請專利範圍第9項所述之電錙可讀取媒體，其中該 對映是靜態的。 1 6.如申請專利範圍第9項所述之電腦可讀取媒體，其中該 硬體介面卡為一 InfiniBand主機通道介面卡。 17. —種記載電腦可執行指令之電腦可讀取媒體，其中該電 腦可執行指令可實施一能容許關於一硬體通訊介面卡 之核心模式處理和使用者模式處理所通用的一或多個 作業之一單一實作的方法，其中該電腦可執行指令包 含： 一介面模組，其係用於針對核心模式處理和使用者 模式處理所通用的一或多個作業識別一通用的名稱和 參數列表； 一核心模式實作模組，其係用於實施在核心模式内 所執行之該一或多個作業； 一使用者模式實作模組，其係用於實施在使用者模 式内所執行之該一或多個作業；以及 一分派模組，其係用於如果一呼叫處理為一核心模 式處理，則該分派模組會啟動該核心模式實作模組，而 如果該呼叫處理為一使用者模式處理，則啟動該使用者 模式實作模組。 29 1292123

   1 8.如申請專利範圍第1 7項所述之電腦可讀取媒體，其中該 使用者模式實作模組提供可直接存取該硬體通訊介面 卡，無須切換至核心模式。 1 9.如申請專利範圍第1 7項所述之電腦可讀取媒體，更包含 一核心模式所獨有之貫作模組’其實施核心模式處理所 獨有之一或多個作業。 20.如申請專利範圍第1 9項所述之電腦可讀取媒體，其中核 心模式處理所獨有之該一或多個作業的至少其中之一 者可指定用於實施該硬體通訊介面卡的安全參數。 2 1 .如申請專利範圍第1 9項所述之電腦可讀取媒體，其中核 心模式處理所獨有之該一或多個作業至少包含一或多 個特殊權限作業，而其中該核心模式處理和使用者模式 處理所通用之一或多個作業對應至一或多個非特殊權 限作業。 22.如申請專利範圍第2 1項所述之電腦可讀取媒體，其中該 一或多個特殊權限作業係透過該硬體通訊介面卡進行 起始和終止通訊，而其中該一或多個非特殊權限作業係 透過該硬體通訊介面卡進行傳送和接收訊息。 30

   1292123 2 3 .如申請專利範圍第1 7項所述之電腦可讀取媒體，其中該 分派模組靜態連結至該核心模式實作模組和該使用者 模式實作模組。 24.如申請專利範圍第1 7項所述之電腦可讀取媒體，其中該 分派模組於執行時（a t r u n t i m e )係動態的啟動該核心 模式實作模組或該使用者模式實作模組。 2 5 .如申請專利範圍第1 7項所述之電腦可讀取媒體，更包含 一抽象硬體通訊介面卡模組，其係用於針對該硬體通訊 介面卡實施一般性的功能。 2 6.如申請專利範圍第25項所述之電腦可讀取媒體，其中該 核心模式實作模組為一小連接埠模組的部分，該小連接 埠模組針對該抽象硬體通訊介面卡模組的一般性的功 能實施硬體通訊介面卡指定作業。 27.如申請專利範圍第1 7項所述之電腦可讀取媒體，其中該 硬體通訊介面卡為一 InfiniBand主機通道介面卡。 31