Linux下网络块设备的研究与应用

论文摘要

通用串行总线(USB)接口已经成为各种电子设备的标准数据接口,应用范围极为广泛。最常用的数据资源共享方法就是通过USB存储设备进行数据的复制和转移,它最大的优点在于适用范围广,但存在数据复制时间长、需要大容量存储设备作为转存介质等缺点。通过网络传输数据时,不需要存储介质来复制和转移数据,但主要缺点在于支持网络传输的设备较少,适用范围很窄。如果使用有线网络,移动范围和使用灵活性也将大受限制。为了融合以上两者的优点,同时又避免其缺点,本文提出了一种新的资源共享方式,即使用IEEE 802.11g标准建立无线网络连接,使用网络块设备协议来获取远程服务端的资源,然后通过USB接口将数据提供给用户。这种方案既保留了USB移动存储设备适用范围广、即插即用的特点,又吸收了网络传输的即时获取、不需要使用存储介质转移数据等优点。本设计充分利用了广泛存在的USB接口资源,实现了便捷的资源共享。实际测试数据也表明,这种数据共享机制充分发挥了网络的传输能力,具有较高的实用价值。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 需求分析
• 1.2 研究方案
• 1.2.1 主要硬件
• 1.2.2 软件架构
• 1.3 本设计与类似方案的对比与优势
• 1.4 本文主要工作
• 1.5 论文结构安排
• 2 Linux 下的设备驱动
• 2.1 Linux 对设备的管理
• 2.1.1 Linux 操作系统对设备的分类
• 2.1.2 设备驱动在软硬件系统中的位置
• 2.1.3 设备驱动的组成部分
• 2.2 Linux 下的块设备驱动
• 2.2.1 块设备的初始化
• 2.2.2 缓冲机制与读写请求的处理
• 2.3 网络设备驱动
• 2.3.1 网络驱动程序的结构
• 2.3.2 驱动程序接口
• 3 802.119 Ad Hoc 无线网络的组建
• 3.1 无线局域网的结构
• 3.1.1 基本结构无线局域网
• 3.1.2 点对点式Ad Hoc 网络
• 3.1.3 Ad Hoc 网络的拓扑结构
• 3.2 802.119 Ad Hoc 网络帧类型与帧格式
• 3.2.1 帧类型
• 3.2.2 帧结构
• 3.3 Marvell 88W8686 WLAN 芯片
• 3.3.1 88W8686 的功能与优点
• 3.3.2 Marvell 88W8686 的主机接口
• 3.3.3 主机驱动和Firmware 架构
• 3.4 网络配置
• 3.4.1 网络安全性设置
• 3.4.2 设备端无线网络设置流程
• 4 USB 存储设备功能的软件模拟
• 4.1 USB 2.0 数据传输方式与总线结构
• 4.1.1 USB 总线上的数据传输方式
• 4.1.2 USB 设备逻辑结构
• 4.2 USB 接口在嵌入式设备中的应用
• 4.2.1 嵌入式设备中USB 接口的工作模式
• 4.2.2 嵌入式USB 设备的基本功能
• 4.3 利用块设备实现USB 存储设备功能
• 4.3.1 Linux 下的USB 设备驱动层次结构
• 4.3.2 Linux Gadget 子系统与USB 主机端的交互
• 4.3.3 大容量存储设备的数据传输
• 4.3.4 Linux Gadget 系统程序分析与实现
• Storage Device 驱动的加载和使用'>4.3.5 USB File_Storage Device 驱动的加载和使用
• 5 网络块设备的分析与实现
• 5.1 网络块设备基本架构
• 5.2 NBD 服务端程序设计
• 5.2.1 网络块设备响应文件系统读写请求的过程
• 5.2.2 本设计中NBD 服务端程序结构
• 5.2.3 寻址空间的扩展
• 5.3 NBD 客户端程序设计
• 5.4 NBD 驱动程序设计
• 5.4.1 NBD 驱动程序中的主要数据结构
• 5.4.2 驱动程序的主要处理流程
• 5.4.3 读写请求的处理
• 5.5 NBD 驱动程序的注册和卸载
• 6 实测性能
• 6.1 测试方法
• 6.2 测试步骤与结果
• 6.3 测试数据分析
• 结论
• 参考文献
• 附录关键函数
• 作者简历
• 学位论文数据集