高能物理是当代物理学发展的前沿之一,在其中的重离子加速领域,传统的束流位置监测器(Beam Position Monitor,BPM)采用的数据传输系统主要基于实验物理及工业控制系统(Experimental Physics and Industrial Control System,EPICS)、面向连接与嵌入的过程控制统一架构(Object Linking and Embedding for Process Control Unified Architecture,OPC-UA)等框架搭建,存在着延时较高、吞吐量较低等问题,无法充分发挥BPM的性能。本文以兰州重离子研究装置(Heavy Ion Research Facility in Lanzhou,HIRFL)的BPM数据传输为应用场景,分析了其数据传输过程中存在的问题及产生原因,调研了国内外相关科研机构和商业公司的技术方案,设计实现了一种基于RoCE(Remote Direct Memory Access over Converged Ethernet,基于融合以太网的远程直接内存访问)的快速数据传输系统RFDTS(RoCE-based Fast Data Transmission System),为解决当前BPM数据传输延时高、吞吐量低的问题提供了可行方案。该系统采用客户端/服务端模型(Client/Server,C/S),主要由控制模块、工作池模块、队列模块、通信模块,以及数据获取/处理模块组成。本文主要研究工作包括:1)介绍了RoCE通信的基本原理,详细阐述了RFDTS的总体架构和主要功能模块的设计与实现;2)对数据传输的不同通信方式进行了比较和选择,对频繁创建和销毁动态资源带来的开销问题提出了解决方案;3)对本文提出的访存优化效果以及系统的延时、吞吐量等性能进行了评估和测试。实验结果表明RFDTS能够满足BPM的数据传输要求,具有良好的可扩展性。在此基础上,本系统可以用于更多的具有低延时要求的短消息通信场景,例如BPM的控制系统,以及其他高速数据采集系统、工业控制系统等。