CN105550050A - 硬件通信的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种硬件通信的方法与装置，涉及互联网技术领域，为解决数据交互受限的问题而发明。本发明的方法包括：为硬件驱动集合封装链路层协议，所述硬件驱动集合包含访问硬件的应用程序接口API，所述链路层协议用于实现应用进程对所述硬件驱动集合的直接访问；基于所述链路层协议直接调用所述硬件驱动集合的API，以实现应用进程与底层硬件的通信。本发明主要应用于硬件通信的过程中。

Description

硬件通信的方法及装置

技术领域

本发明涉及互联网技术领域，尤其涉及一种硬件通信的方法及装置。

背景技术

随着互联网技术的发展，互联网的用户越来越多，为互联网用户提供的应用程序也越来越多。应用程序在使用的过程中，需要安装应用程序的设备的硬件交互数据，还需要通过互联网交互数据。

英特尔公司发布了的DPDK(DataPlaneDevelopmentKit，数据平台开发套件)，DPDK只从驱动拿数据，使用轮询替代中断，避免线程切换开销，还有避免进入系统调用的开销等。

现有技术中，应用程序运行时，产生应用进程，系统内核通过调用DPDK库中硬件的应用程序接口API(ApplicationProgrammingInterface，应用程序编程接口)，进而实现应用程序对硬件的调用。数据交互的速度，受到内存、内核资源、中央处理器的处理速度等限制。

发明内容

本发明提供的硬件通信的方法，能够解决数据交互的速度受限的问题。

为了解决上述技术问题，一方面，本发明提供了一种硬件通信的方法，该方法包括：

为硬件驱动集合封装链路层协议，所述硬件驱动集合包含访问硬件的应用程序接口API，所述链路层协议用于实现应用进程对所述硬件驱动集合的直接访问；

基于所述链路层协议直接调用所述硬件驱动集合的API，以实现应用进程与底层硬件的通信。

另一方面，本发明提供了一种硬件通信的装置，该装置包括：

封装单元，用于为硬件驱动集合封装链路层协议，所述硬件驱动集合包含访问硬件的应用程序接口API，所述链路层协议用于实现应用进程对所述硬件驱动集合的直接访问；

调用单元，用于基于所述封装单元封装的链路层协议直接调用所述硬件驱动集合的API，以实现应用进程与底层硬件的通信。

本发明提供的硬件通信的方法及装置，通过为硬件驱动集合封装链路层协议，而后基于链路层协议直接调用硬件驱动集合的API，从而实现应用进程与硬件的通信。与现有技术相比，本发明能够直接调用硬件驱动集合的API，使应用进程直接与底层硬件通信，进行数据交互。所以数据交互速度不受内存、内核资源、中央处理器的处理速度的限制。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了本发明实施例提供的一种硬件通信的方法流程图；

图2示出了本发明实施例提供的另一种硬件通信的方法流程图；

图3示出了本发明实施例提供的一种硬件通信的装置组成框图；

图4示出了本发明实施例提供的另一种硬件通信的装置组成框图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本发明实施例提供了一种硬件通信的方法，如图1所示，该方法包括：

101、为硬件驱动集合封装链路层协议。

驱动，是一种可使计算机和设备通信的特殊程序，相当于硬件的接口，只有通过这个接口才能控制硬件设备的工作。硬件驱动集合包含访问硬件的应用程序接口API，硬件的API为了方便对硬件资源的控制。

封装，即隐藏对象的属性和实现细节，仅对外公开接口，控制在程序中属性的读和修改的访问级别，将抽象得到的数据和行为相结合，形成一个有机的整体，也就是将数据与操作数据的源代码进行有机的结合，形成“类”。

链路层协议用于实现应用进程对所述硬件驱动集合的直接访问。进程是具有一定独立功能的程序关于某数据集合上的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的基本单位。进程是程序的实体，应用进程是应用程序的实体，是应用程序在运行过程中在数据集合上的一次运行活动。

数据链路层为该层用户提供透明和可靠的数据传送服务。透明性是指该层上传输的数据的内容、格式及编码没有限制。可靠性是指通过检错与纠错，纠正物理层中可能出现的丢失信息、干扰信息以及顺序不正确的信息。

链路层协议，实际上是指链路层协议簇，主要包括PPP(Point-to-pointprotocol，点对点协议)、HLDLP(High-LevelDataLinkProtocol，高级数据链路协议)、FR(FrameRelay，帧中继)、ATM(AsynchronousTransferMode，异步传输模式)

封装链路层协议，即隐藏链路层协议的属性和实现细节，仅对外公开接口，抽象得到一个有机的整体。封装链路层协议，用于实现应用进程对硬件驱动集合的直接访问，使硬件直接为应用进程服务。

102、基于链路层协议直接调用硬件驱动集合的API，以实现应用进程与底层硬件的通信。

应用进程通过调用硬件驱动集合的API，访问底层硬件，实现应用进程和底层硬件直接通信，完成数据交互。一方面应用进程通过对驱动程序发送相应的指令，实现硬件控制的动作指令，另一方面驱动程序将硬件读写的状态、从硬件上获得的数据传送给应用进程。由此完成了应用进程与底层硬件的数据交互。

通过基于链路层协议直接调用硬件驱动集合的API，以实现应用进程与底层硬件的通信。应用进程，直接与底层硬件通信，绕过内核，直接驱动硬件。在应用进程与底层硬件进行数据交互时，数据交互数据不受内核资源的限制，可大幅度的提高应用进程与底层硬件交互数据的速度。

对于本发明实施例，具体的应用场景可以如下所示，但不限于此，包括：浏览器的使用。在使用浏览器上网时，需要通过网卡，实现计算机与因特网的通信。

网卡是工作在链路层的网络组件，是局域网中连接计算机和传输介质的接口，不仅能实现与局域网传输介质之间的物理连接和电信号的匹配，还涉及帧的发送与接收、帧的封装与拆封、介质访问控制、数据的编码与解码以及数据缓存的功能等。网卡上装有处理器与存储器。网卡，既需要实现网卡和局域网的通信，有需要实现网卡和计算机之间的通信。

在网卡上为网卡的硬件驱动集合封装链路层协议。通过浏览器上网时，浏览器应用基于链路层协议直接调用硬件集合驱动的API，实现计算机与网卡的数据交互。

本发明实施例提供的硬件通信的方法，通过为硬件驱动集合封装链路层协议，而后基于链路层协议直接调用硬件驱动集合的API，从而实现应用进程与硬件的通信。与现有技术相比，本发明实施例能够直接调用硬件驱动集合的API，使应用进程直接与底层硬件通信，进行数据交互。所以数据交互速度不受内存、内核资源、中央处理器的处理速度的限制。

进一步地，作为图1所示方法的细化和扩展，本发明实施例还提供了另一种硬件通信的方法，如图2所示，该方法包括：

201、为硬件驱动集合封装链路层协议。

硬件驱动集合包含访问硬件的应用程序接口API，链路层协议用于实现应用进程对所述硬件驱动集合的直接访问。硬件驱动集合为数据平台开发套件DPDK集合。

DPDK，是一套强大、高度优化的用户空间库和驱动程序，可以帮助用户将控制面和数据面平台进行整合，并在Intel架构的通用处理器上有效地执行数据路径包处理。

硬件驱动集合包含的访问硬件的API，与设备使用的具体硬件有关。不同型号的设备，使用的硬件可能完全不同，或不完全相同，那么他们使用的硬件的API也不相同。对于访问硬件的API，根据硬件生产商给出的硬件产品说明，编写对应的驱动程序。在本实施例中，对硬件的数量与型号不做限定。

202、为硬件驱动集合封装应用层协议。

将步骤201与步骤202做区分，是为了表述方便，实际上并不区分先后顺序。

应用层，直接为应用进程提供服务，实现多个系统应用进程相互通信的同时，完成一系列业务处理所需的服务。

应用层协议，实现了不同客户端系统上的应用程序如何相互传递报文。应用层协议包括用于实现网络设备名字到IP地址映射网络服务的域名系统和用于实现交互式文件传输功能的文件传输协议。

应用层协议用于实现基于业务的API调用。对硬件驱动集合的API进行基于业务的二次封装。实现应用进程通过应用层协议直接调用硬件驱动集合，实现从应用进程到硬件的直接调用。不在需要经过系统，通过系统实现进程与硬件的调用，节约的内核资源，减少的中央处理器的处理需求。

203、为应用进程分配系统处理资源。

系统处理资源包括内存、中央处理器及磁盘。应用进程独占分配的所述系统处理资源。

系统在处理应用进程时，需要分配系统处理资源，处理进程。在给一个应用进程分配完成系统处理资源后，应用进程独占分配的系统处理资源，知道该进程处理完毕，以确保应用进程能顺利执行。

对于能够并行处理任务的多核系统，可以给应用进程分配多核，以便快速的处理应用进程。分配给应用进程的多个核资源也是由应用系统独占的。

204、直接调用硬件驱动集合的API，以实现应用进程与底层硬件的通信。

根据应用进程的不同，基于链路层协议或者基于应用层协议，直接调用硬件驱动集合的API，以实现应用进程与底层硬件的通信。

对于本发明实施例，具体的应用场景可以如下所示，但不限于此，包括：对于杀毒软件而言，需要查询终端中的文件，根据杀毒软件内部和服务器端的病毒库，以判定终端中的文件是否含有病毒文件。在病毒查询的过程中，访问保存文件的磁盘，内存等存储文件的位置。

根据杀毒软件的的执行，生成多个进程，为每个进程分配系统处理资源，包括内存、中央处理器及磁盘。在调取终端中的文件时，调用基于链路层协议的硬件驱动集合的API，通过杀毒软件直接调用终端中的文件，而不通过系统调用终端文件。在根据杀毒软件服务器端的病毒库，判定终端中的文件是否含有病毒时，调用基于应用层协议的硬件驱动集合的API，通过杀毒软件直接与杀毒软件的服务器进行数据交互，完成对终端中的文件是否含有病毒的判定。

进一步地，作为图1及图2所示方法的实现，本发明实施例还提供了一种硬件通信的装置。本装置实施例与前述方法实施例对应，为便于阅读，本装置实施例不再对前述方法实施例中的细节内容进行逐一赘述，但应当明确，本装置实施例能够对应实现前述方法实施例中的全部内容。如图3所示，该装置包括：第一封装单元31、调用单元32。其中，

封装单元31，用于为硬件驱动集合封装链路层协议，硬件驱动集合包含访问硬件的应用程序接口API，链路层协议用于实现应用进程对硬件驱动集合的直接访问；

调用单元32，用于基于封装单元31封装的链路层协议直接调用硬件驱动集合的API，以实现应用进程与底层硬件的通信。

进一步地，封装单元31，还用于为硬件驱动集合封装应用层协议，应用层协议用于实现基于业务的API调用。

进一步地，封装单元31，还用于对硬件驱动集合的API进行基于业务的二次封装。

进一步地，如图4所示，该装置进一步包括：

分配单元33，用于在调用单元32之前，为应用进程分配系统处理资源，系统处理资源包括内存、中央处理器及磁盘。

进一步地，应用进程独占分配的分配单元33分配的系统处理资源。

进一步地，调用单元32调用的硬件驱动集合为数据平台开发套件DPDK集合。

本发明实施例提供的硬件通信的装置，通过为硬件驱动集合封装链路层协议，而后基于链路层协议直接调用硬件驱动集合的API，从而实现应用进程与硬件的通信。与现有技术相比，本发明实施例能够直接调用硬件驱动集合的API，使应用进程直接与底层硬件通信，进行数据交互。所以数据交互速度不受内存、内核资源、中央处理器的处理速度的限制。

本发明的实施例公开了：

A1、一种硬件通信的方法，其特征在于，所述方法包括：

为硬件驱动集合封装链路层协议，所述硬件驱动集合包含访问硬件的应用程序接口API，所述链路层协议用于实现应用进程对所述硬件驱动集合的直接访问；

基于所述链路层协议直接调用所述硬件驱动集合的API，以实现应用进程与底层硬件的通信。

A2、根据A1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

为所述硬件驱动集合封装应用层协议，所述应用层协议用于实现基于业务的API调用。

A3、根据A2所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

对所述硬件驱动集合的API进行基于业务的二次封装。

A4、根据A1所述的方法，其特征在于，在所述基于所述链路层协议直接调用所述硬件驱动集合的API之前，所述方法进一步包括：

为所述应用进程分配系统处理资源，所述系统处理资源包括内存、中央处理器及磁盘。

A5、根据A4所述的方法，其特征在于，所述应用进程独占分配的所述系统处理资源。

A6、根据A1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述硬件驱动集合为数据平台开发套件DPDK集合。

B7、一种硬件通信的装置，其特征在于，所述装置包括：

封装单元，用于为硬件驱动集合封装链路层协议，所述硬件驱动集合包含访问硬件的应用程序接口API，所述链路层协议用于实现应用进程对所述硬件驱动集合的直接访问；

调用单元，用于基于所述封装单元封装的链路层协议直接调用所述硬件驱动集合的API，以实现应用进程与底层硬件的通信。

B8、根据B7所述的装置，其特征在于，所述封装单元，还用于为所述硬件驱动集合封装应用层协议，所述应用层协议用于实现基于业务的API调用。

B9、根据B8所述的装置，其特征在于，所述封装单元，还用于对所述硬件驱动集合的API进行基于业务的二次封装。

B10、根据B7所述的装置，其特征在于，所述装置进一步包括：

分配单元，用于在所述调用单元之前，为所述应用进程分配系统处理资源，所述系统处理资源包括内存、中央处理器及磁盘。

B11、根据B10所述的装置，其特征在于，所述应用进程独占分配的所述分配单元分配的系统处理资源。

B12、根据B7至11中任一项所述的装置，其特征在于，所述调用单元调用的硬件驱动集合为数据平台开发套件DPDK集合。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

可以理解的是，上述方法及装置中的相关特征可以相互参考。另外，上述实施例中的“第一”、“第二”等是用于区分各实施例，而并不代表各实施例的优劣。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在此提供的算法和显示不与任何特定计算机、虚拟系统或者其它设备固有相关。各种通用系统也可以与基于在此的示教一起使用。根据上面的描述，构造这类系统所要求的结构是显而易见的。此外，本发明也不针对任何特定编程语言。应当明白，可以利用各种编程语言实现在此描述的本发明的内容，并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本发明的最佳实施方式。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本发明实施例的发明名称(如确定网站内链接等级的装置)中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本发明的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

Claims (10)

1.一种硬件通信的方法，其特征在于，所述方法包括：

为硬件驱动集合封装链路层协议，所述硬件驱动集合包含访问硬件的应用程序接口API，所述链路层协议用于实现应用进程对所述硬件驱动集合的直接访问；

基于所述链路层协议直接调用所述硬件驱动集合的API，以实现应用进程与底层硬件的通信。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

为所述硬件驱动集合封装应用层协议，所述应用层协议用于实现基于业务的API调用。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

对所述硬件驱动集合的API进行基于业务的二次封装。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述基于所述链路层协议直接调用所述硬件驱动集合的API之前，所述方法进一步包括：

为所述应用进程分配系统处理资源，所述系统处理资源包括内存、中央处理器及磁盘。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述应用进程独占分配的所述系统处理资源。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述硬件驱动集合为数据平台开发套件DPDK集合。

7.一种硬件通信的装置，其特征在于，所述装置包括：

封装单元，用于为硬件驱动集合封装链路层协议，所述硬件驱动集合包含访问硬件的应用程序接口API，所述链路层协议用于实现应用进程对所述硬件驱动集合的直接访问；

调用单元，用于基于所述封装单元封装的链路层协议直接调用所述硬件驱动集合的API，以实现应用进程与底层硬件的通信。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述封装单元，还用于为所述硬件驱动集合封装应用层协议，所述应用层协议用于实现基于业务的API调用。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述封装单元，还用于对所述硬件驱动集合的API进行基于业务的二次封装。

10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置进一步包括：

分配单元，用于在所述调用单元之前，为所述应用进程分配系统处理资源，所述系统处理资源包括内存、中央处理器及磁盘。