TWI467378B - 有關網路設備選擇性暫停的方法 - Google Patents
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Description
本發明有關於實現網路設備選擇性暫停的方法與相關程式,尤其有關於實現通用串列匯流排(Universal Serial Bus,USB)網路設備選擇性暫停的雙堆棧(dual-stack)驅動器架構。
在計算機網路系統中,諸如USB網路設備的網路設備越來越普遍。因此,計算機軟體作業系統(Operating System,OS)程式一般包括驅動器,以通過計算機系統的輸入輸出(input/output,I/O)埠與USB網路設備介面相連。
很多得到廣泛應用的計算機OS程式(如微軟公司(Microsoft)開發的NT)通常具有兩個主要組件:用來處理用戶應用的用戶組件、用來將用戶應用和在硬體完成的實際資料處理相橋接的核心組件。核心組件一般管理系統資源,在硬體組件和軟體組件之間進行通信,並通常為系統資源(特別是處理器和I/O設備)提供低階抽象層(low-level abstraction layer)以使應用軟體必須控制執行自身的功能。核心組件也可以通過進程間通訊(inter-process communication,IPC)機制與系統呼叫(system call),使上述系統資源對應用進程可用。在這種OS程式與網路設備的連接中,OS程式通常將虛擬記憶體(virtual memory)分隔為用戶空間和核心空間,其中用戶空間用來記憶用戶應用,核心空間用來運行核心、核心擴充以及記憶大部分設備驅動器。其中一些上述設備驅動器包括網路驅動器介面規格(Network Driver Interface Specification,NDIS)迷你埠(miniport)驅動器,其中NDIS迷你埠驅動器使用視窗驅動器模型(Windows Driver Model,WDM)或視窗驅動器基礎(Windows Driver Foundation,WDF)(也被稱為NDIS/WDM/WDF驅動器)。
請參照第1圖,第1圖是傳統驅動器架構的示意圖。上述傳統驅動器架構包括具有應用10的用戶空間,以及具有NDIS迷你埠驅動器20、USB驅動器堆棧40的核心空間。其中核心空間與硬體USB網路設備50介面相連。
在上述架構中,WDM/WDF驅動器位於迷你埠驅動器的同一個驅動器堆棧(driver stack)中。然而在一些如XP和Vista這樣的OS程式中,並不允許NDIS迷你埠驅動器使用USB選擇性暫停機制。這是因為,在如XP和Vista這樣的OS程式中,只有電力政策持有者(即功能驅動器)才可發出電力I/O要求封包(I/O Request Packet,IRP)來暫停USB網路設備。但是在第1圖所示的驅動器架構中,NDIS迷你埠驅動器也是功能驅動器,而OS卻並不允許它發出電力IRP。這是存在問題的,因為當網路設備處於未連接狀態時,通常需要選擇性暫停一個或多個USB網路設備來節約主計算機和設備的電力損耗。而OS這種限制/限定的不協調阻止了USB網路設備進入暫停模式,但USB網路設備進入暫停模式時,恰恰能減小主計算機和網路設備的電力損耗。
而且,USB網路設備進入暫停模式後,有些如XP和Vista這樣的OS並不允許用戶應用直接存取設備。這也是存在問題的,因為用戶應用通常需要直接存取暫停的USB網路設備(來直接「喚醒」或使用它),而OS的限制/限定阻止了用戶應用直接存取處於暫停狀態且不能被用戶應用直接喚醒的USB網路設備。
因此,需要提供一種允許USB或I/O網路設備實現選擇性暫停(來減小主計算機和網路設備的電力損耗),並允許用戶應用直接存取暫停的USB或I/O網路設備的驅動器架構。
有鑑於此,本發明提供一種有關網路設備選擇性暫停的方法和程式。
本發明一個實施例提供一種實現網路設備選擇性暫停的方法,所述網路設備耦接於主計算機上,且所述主計算機的作業系統並不允許特定網路設備驅動器具有網路設備選擇性暫停特性,所述實現網路設備選擇性暫停的方法包括:在所述作業系統的核心空間提供第一驅動器堆棧和第二驅動器堆棧;在所述第一驅動器堆棧中,為所述特定網路設備驅動器建立虛擬設備,以與位於所述作業系統的用戶空間中的用戶應用交互;以及在所述第二驅動器堆棧中,為實體設備提供單獨驅動器,以與耦接到所述主計算機的網路設備交互;其中所述單獨驅動器的所述網路設備選擇性暫停特性並沒有被所述作業系統禁用,所述網路設備選擇性暫停特性用來實現耦接到所述主計算機之所述網路設備的選擇性暫停。
本發明另一個實施例提供一種允許暫停網路設備回復的方法,其中所述暫停網路設備耦接到主計算機上並由所述主計算機回復,且所述主計算機的作業系統並不允許用戶應用通過特定網路設備驅動器存取所述暫停網路設備,所述允許暫停網路設備回復的方法包括:在所述主計算機作業系統的核心空間提供第一驅動器堆棧和第二驅動器堆棧;在所述第一驅動器堆棧中,為所述特定網路設備建立虛擬設備,以與所述作業系統中用戶空間的用戶應用交互;以及在所述第二驅動器堆棧中,為實體設備提供單獨驅動器,以與耦接到所述主計算機的網路設備交互;其中當所述網路設備處於暫停狀態時,所述單獨驅動器允許用戶應用直接存取所述網路設備,以回復所述網路設備。
本發明另一個實施例提供一種允許暫停網路設備遠程回復的方法,其中所述暫停網路設備耦接到主計算機上,所述允許暫停網路設備遠程回復的方法包括:在所述主計算機作業系統的核心空間提供第一驅動器堆棧和第二驅動器堆棧;在所述第一驅動器堆棧中,為初始網路設備驅動器建立虛擬設備,以與所述作業系統中用戶空間的用戶應用交互;以及在所述第二驅動器堆棧中,為實體設備提供單獨驅動器,以與耦接到所述主計算機的一網路設備交互;其中當所述網路設備處於暫停狀態時,所述單獨驅動器接收到網路資料或事件時,允許網路設備回復。
通過利用本發明,可減小主計算機和網路設備的電力損耗。
在說明書及後續的申請專利範圍當中使用了某些詞彙來指稱特定的元件。所屬領域中具有通常知識者應可理解,製造商可能會用不同的名詞來稱呼同一個元件。本說明書及後續的申請專利範圍並不以名稱的差異來作為區分元件的方式,而是以元件在功能上的差異來作為區分的準則。在通篇說明書及後續的請求項當中所提及的「包括」係為一開放式的用語,故應解釋成「包括但不限定於」。以外,「耦接」一詞在此係包含任何直接及間接的電氣連接手段。因此,若文中描述一第一裝置耦接於一第二裝置,則代表該第一裝置可直接電氣連接於該第二裝置,或通過其他裝置或連接手段間接地電氣連接至該第二裝置。
請參照第2圖,第2圖是根據本發明實施例的雙堆棧驅動器架構的示意圖,圖解了USB網路設備的選擇性暫停。本發明中的雙堆棧驅動器包括具有應用110的用戶空間,以及具有NDIS迷你埠驅動器120、WDM/WDF驅動器130和USB驅動器堆棧140的核心空間,其中所述核心空間與硬體USB網路設備150交互。
本發明的架構是一種雙堆棧架構,即有兩個位於不同驅動器堆棧的設備驅動器一起工作,以控制USB設備並執行USB暫停操作。在本發明中,核心空間中的NDIS迷你埠驅動器120(即初始驅動器)是中間驅動器,也是與用戶空間中的用戶應用交互之位於第一驅動器堆棧的「虛擬」設備。而核心空間中的WDM/WDF驅動器130是與實體設備(即USB網路設備150)交互之位於第二驅動器堆棧的功能驅動器。當WDM/WDF驅動器與位於USB驅動器堆棧的實體設備交互時,虛擬設備120就在網路堆棧中建立,並由用戶空間進程監測。舉例來說,WDM/WDF驅動器可令USB將來自虛擬設備120的請求傳送給實體設備,其中所述虛擬設備120位於第一驅動器堆棧,而實體設備位於第二驅動器堆棧。因為NDIS迷你埠驅動器120和WDM/WDF驅動器130位於不同的驅動器堆棧,OS對NDIS驅動器的限制/限定並不應用到WDM/WDF驅動器130上,所以作為功能驅動器的WDM/WDF驅動器130可以發出電力IRP,以通過USB驅動器堆棧140選擇性暫停USB網路設備150。
而且,在如第3圖所示的「主計算機回復(host resume)」操作中,本發明的雙堆棧架構也允許用戶應用110直接存取USB網路設備150。因為現在WDM/WDF驅動器130與NDIS迷你埠驅動器120位於不同的驅動器堆棧中,所以OS對NDIS驅動器的限制/限定並不應用到WDM/WDF驅動器130上。當用戶應用110試圖直接存取USB網路設備150時,作為功能驅動器的WDM/WDF驅動器130可發出電力IRP,以通過USB驅動器堆棧140回復USB網路設備150。
相似地,在如第4圖所示的「設備回復」操作中,本發明的雙堆棧架構在有資料或事件從網路傳送給USB網路設備150時,允許USB遠程喚醒USB網路設備150。從網路端看,WDM/WDF在USB驅動器堆棧為功能驅動器,而NDIS迷你埠驅動器是虛擬中間驅動器。因為NDIS迷你埠驅動器120與WDM/WDF驅動器130位於不同的驅動器堆棧中,所以OS對NDIS驅動器的限制/限定並不應用到WDM/WDF驅動器130上。
請參照第5圖,第5圖是根據本發明實施例的雙堆棧驅動器架構的示意圖,圖解了USB網路設備的第一次插入。當USB網路設備150第一次插入時,作為USB驅動器堆棧的功能驅動器,WDM/WDF驅動器130將存取用戶空間的服務軟體112,從而使得USB網路設備150被NDIS迷你埠驅動器120識別。這樣,用戶空間應用就可通過作為中間驅動器的NDIS迷你埠驅動器120存取USB網路設備150。或者,當USB網路設備150第一次插入時,作為USB驅動器堆棧的功能驅動器WDM/WDF驅動器130將存取用戶空間的服務軟體112,從而在第一驅動器堆棧建立虛擬設備,以作為NDIS中間驅動器。服務軟體112也可監測位於第一驅動器堆棧的虛擬設備。
請參照第6圖,第6圖是根據本發明實施例的雙堆棧驅動器架構的示意圖,圖解了USB網路設備在第一次插入後的後續插入。當USB網路設備150在第一次插入後後續插入時,因為NDIS迷你埠驅動器120已經在USB網路設備150第一次插入時進行了識別,所以WDM/WDF驅動器130不再需要存取用戶空間的服務軟體112,而是直接將USB網路設備150鏈接到NDIS迷你埠驅動器120上。
請參照第7圖,第7圖是根據本發明實施例的雙堆棧驅動器架構的示意圖,圖解了對USB網路設備150狀態的監測。在核心空間提供了電力管理器160,以直接監測並同步USB網路設備150狀態的改變,其中電力管理器160位於核心空間的虛擬設備和實體設備之間。電力管理器160會將USB網路設備150電力狀態的改變(如暫停)通知給驅動器堆棧的頂層,也可在核心空間的虛擬設備和實體設備間直接同步USB網路設備狀態的改變。舉例來說,若USB網路設備150開始禁能時,電力管理器160可發送電力IRP給NDIS迷你埠驅動器120。NDIS迷你埠驅動器120接收到上述電力IRP後,USB網路設備150即對用戶應用110不可用。
需注意,儘管在上述描述中將USB網路設備作為示範例,本發明並不限定於USB網路設備,而是也可應用到其他的I/O設備中。
請參照第8圖,第8圖是實現本發明方法和程式的計算機系統的示範性示意圖。其中上述計算機系統包括主計算機。一個或多個用戶終端210(每個終端都可具有各自的顯示和輸入單元)可與主計算機200相連接(例如通過本地I/O埠220),使操作员以及/或者用戶可以與主計算機200以及/或者計算機系統的其他部分交互。或者,主計算機200也可具有自己的整合顯示和輸入單元,使操作员以及/或者用戶可以與主計算機200以及/或者計算機系統的其他部分交互。
主計算機200一般包括用來控制主計算機200的功能和操作,並執行計算機指令和程式的中央處理單元(Central Processor Unit,CPU)230。其中所述計算機指令和程式可安裝或保存在耦接於CPU230的唯讀記憶體(Read Only Memory,ROM)240、隨機存取記憶體(Random Access Memory,RAM)250或資料儲存單元260(如硬碟驅動器)上。主計算機200一般還具有網路I/O埠270,以連接一個或多個網路設備280。主計算機200最好也連接到網路上,舉例來說,可連接到如網際網路(Internet)的開放的外部網路上(圖中未顯示)。
包括實現雙堆棧驅動器架構(實現本發明方法和進程的示範例)部分的計算機軟體程式可安裝在主計算機200的記憶體或資料儲存單元中。當主計算機200的CPU執行軟體程式時,主計算機200實現程式的多個功能(包括前面描述之實現本發明方法的雙堆棧驅動器架構)。軟體程式也可以利用主計算機200之有用的特性如用戶介面(User Interface,UI)以及/或者圖形用戶介面(Graphical User Interface,GUI)(如觸控螢幕以及/或者滑鼠和鍵盤)與顯示監測器耦接或聯合。
在不脫離本發明的範圍內習知技藝者可輕易完成之改變或均等性之安排均屬於本發明所主張之範圍,本發明之權利範圍應以申請專利範圍為準。
10、110...應用
20、120...NDIS迷你埠驅動器
40、140...USB驅動器堆棧
50、150...USB網路設備
130...WDM/WDF驅動器
112...服務軟體
160...電力管理器
200...主計算機
210...用戶終端
220...本地I/O埠
230...CPU
240...ROM
250...RAM
260...資料儲存單元
270...網路I/O埠
280...網路設備
第1圖是傳統驅動器架構的示意圖。
第2圖是根據本發明實施例的雙堆棧驅動器架構示意圖,圖解了USB網路設備的選擇性暫停。
第3圖是根據本發明實施例的雙堆棧驅動器架構示意圖,圖解了USB網路設備的直接回復。
第4圖是根據本發明實施例的雙堆棧驅動器架構示意圖,圖解了USB網路設備的遠程喚醒。
第5圖是根據本發明實施例的雙堆棧驅動器架構示意圖,圖解了USB網路設備的第一次插入。
第6圖是根據本發明實施例的雙堆棧驅動器架構示意圖,圖解了USB網路設備第一次插入後的後續插入。
第7圖是根據本發明實施例的雙堆棧驅動器架構示意圖,圖解了對USB網路設備狀態的監測。
第8圖是實現本發明方法的計算機系統的示範性方塊示意圖。
110...應用
112...服務軟體
120...NDIS迷你埠驅動器
130...WDM/WDF驅動器
140...USB驅動器堆棧
150...USB網路設備
Claims (11)
- 一種實現網路設備選擇性暫停的方法,所述網路設備耦接於一主計算機上,且所述主計算機的一作業系統並不允許一特定網路設備驅動器具有一網路設備選擇性暫停特性,所述實現網路設備選擇性暫停的方法包括:在所述作業系統的一核心空間提供一第一驅動器堆棧,其中所述第一驅動器堆棧包括一第一設備驅動器和一虛擬設備,以與位於所述作業系統的一用戶空間中的用戶應用交互作用;以及在所述作業系統的所述核心空間提供一第二驅動器堆棧,其中所述第二驅動器堆棧包括一功能驅動器和所述網路設備的一第二設備驅動器,以與所述網路設備交互作用;其中所述功能驅動器耦接至所述第一驅動器堆棧,所述第二設備驅動器耦接至所述功能驅動器,所述第二驅動器堆棧將所述第一驅動器堆棧的所述虛擬設備的資料發送至所述網路設備,且所述功能驅動器將命令發送給所述第二設備驅動器,以選擇性暫停所述網路設備。
- 如申請專利範圍第1項所述實現網路設備選擇性暫停的方法,其中所述功能驅動器將另一命令發送給所述第二設備驅動器,以回復所述網路設備,從而允許所述用戶應用直接存取耦接到所述主計算機之所述網路設備。
- 如申請專利範圍第1項所述實現網路設備選擇性暫停的方法,其中所述虛擬設備是由一用戶空間的服務在第一次插入所述網路設備時,在所述第一驅動器堆棧建立的。
- 如申請專利範圍第1項所述實現網路設備選擇性暫停的方法,其中所述虛擬設備由一用戶空間的服務監測。
- 如申請專利範圍第1項所述實現網路設備選擇性暫停的方法,進一步包括在所述核心空間提供一電力管理器,以直接監測並同步所述網路設備電力狀態的改變。
- 一種允許一暫停網路設備回復的方法,其中所述暫停網路設備耦接到一主計算機上並由所述主計算機回復,且所述主計算機的一作業系統並不允許用戶應用通過一特定網路設備驅動器存取所述暫停網路設備,所述允許一暫停網路設備回復的方法包括:在所述作業系統的一核心空間提供一第一驅動器堆棧,其中所述第一驅動器堆棧包括一第一設備驅動器和一虛擬設備,以與位於所述作業系統的一用戶空間中的用戶應用交互作用;以及在所述作業系統的所述核心空間提供一第二驅動器堆棧,其中所述第二驅動器堆棧包括一功能驅動器和所述網路設備的一第二設備驅動器,以與所述網路設備交互作用;其中所述功能驅動器耦接至所述第一驅動器堆棧,所述第二設備驅動器耦接至所述功能驅動器,所述第二驅動器堆棧將所述第一驅動器堆棧的所述虛擬設備的資料發送至所述網路設備;其中當所述網路設備處於一暫停狀態時,所述第一驅動器堆棧從所述用戶應用中接收資料或命令時,作為響應,所述功能驅動器將命令發送給所述第二設備驅動器,以回復所述網路設備。
- 如申請專利範圍第6項所述允許一暫停網路設備回復的方法,其中所述虛擬設備是由一用戶空間的服務在第一次插入所述網路設備時,在所述第一驅動器堆棧建立的。
- 如申請專利範圍第6項所述允許一暫停網路設備回復的方法,其中所述虛擬設備由一用戶空間的服務監測。
- 如申請專利範圍第6項所述允許一暫停網路設備回復的方法,進一步包括在所述核心空間提供一電力管理器,以直接監測並同步所述網路設備電力狀態的改變。
- 一種允許一暫停網路設備遠程回復的方法,其中所述暫停網路設備耦接到一主計算機上,所述允許一暫停網路設備遠程回復的方法包括:在所述主計算機一作業系統的一核心空間提供一第一驅動器堆棧,其中所述第一驅動器堆棧包括一第一設備驅動器和一虛擬設備,以與位於所述作業系統的一用戶空間中的用戶應用交互作用;以及在所述作業系統的所述核心空間提供一第二驅動器堆棧,其中所述第二驅動器堆棧包括一功能驅動器和所述網路設備的一第二設備驅動器,以與所述網路設備交互作用;其中所述功能驅動器耦接至所述第一驅動器堆棧,所述第二設備驅動器耦接至所述功能驅動器,所述第二驅動器堆棧將所述第一驅動器堆棧的所述虛擬設備的資料發送至所述網路設備;其中當所述網路設備處於一暫停狀態時,所述功能驅動器接收到網路資料或事件時,允許網路設備回復。
- 如申請專利範圍第10項所述允許一暫停網路設備 遠程回復的方法,其中所述虛擬設備由一用戶空間的服務監測。
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