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基于驅動程序的協議棧設計

作者: 時間:2009-06-18 來源:網絡 收藏

  一般來說,有兩種常用的方式用于棧層與層之間傳送數據,如圖3所示。然而,這兩種方式均有缺陷,我們假設,應用層有一些數據需要傳送,通常我們把它稱作消息,消息需被送至棧的最底層,因為在緩沖區中沒有多余的空間來存放頭尾信息,而層必須給數據本身加上頭尾信息,協議層或分配一個足夠大的緩沖區得以容納消息本身和頭尾信息,或分配兩個小緩沖區,一個用于頭信息,一個用于尾信息,然后用指針將三個緩沖區鏈接起來。

本文引用地址:http://cqxgywz.com/article/152454.htm

 眾所周知,每一層加入自己的頭尾信息源于上一層傳來的信息。因此,一個包在自上而下通過網絡時,必須重復這一個過程許多次,時間被消耗于內存的分配之中(而自下而上則好得多,因為下層的頭尾信息可以被上層忽略)。這種拷貝方式同時伴隨著越來越大的消息,釋放老緩沖區。鏈接方式雖然不涉及多余的拷貝,但是卻將傳輸包的設備代碼復雜化。

另一種替代的方式與設備的方式相當吻合,如圖4所示。每次當創建或改變時,網絡服務模塊執行一個查詢以確定整個的頭、尾信息和最大傳輸單元要求,這樣一來當應用程序向發消息時,網絡服務模塊相應地分配一些足夠大容納整個協議棧頭尾信息的緩沖區,每一層僅僅將頭尾信息填充至這些緩沖區,而不需內存分配或拷貝,這一機制對于性能有顯著的改善。
  重傳緩沖區另一個效率不高的原因在于,協議層提供確認與重傳機制,一個可靠的協議層的實現通常包括為每個包分配一個重傳緩沖區,將包的內容拷貝至重傳緩沖區中。如果遠程系統的同一層確認了正確接收,重傳緩沖區將被釋放,然而,如果一個“NACK”發生,協議層重傳緩沖區的內容,同時再分配一個重傳緩沖區,拷貝內容至重傳緩沖區。
  如果已經發出的包可以被協議層標記為“Unmarked”或“Reserved”的話,上述機制就可被取消,這種情況僅保存一個指針而不拷貝。當設備完成傳送包并試圖釋放緩沖區,緩沖區系統確認此緩沖區保留,并不釋放包,僅僅將它標記為“已傳輸”,當相應的協議層收到確認(ACK)之后,就把包去掉標識,并且釋放緩沖區,通過把這一特性固化至網絡服務模塊中,整個協議棧的效率將大大提高。
4 細節
  任何合理的驅動程序的協議棧都會包含相似的數據結構、數據和控制原語及模塊函數。下面介紹一下細節數據結構,以下是一些可能用到的數據結構。
  (1) 設備入口提供實時和某一特殊的協議模塊的管道;
  (2) 驅動程序靜態變量對于每一協議層僅分配一次,不管協議層下的網絡接口有多少,它是協議層的全局存儲區域;
  (3) 邏輯單位靜態變量僅接口分配,所以如果你有一個程序控制兩個接口,就應有兩個邏輯單位靜態變量,但是僅有一個驅動程序變量和一個設備條目數據結構;
  (4) 路徑變量基于應用程序對協議的調用,僅分配一次。
  基于上述四種定義,協議中的各種數據應被定義為最合適的類型,被選定的數據結構應當基于這個變量如何被使用:是被協議狀態機所使用,還是接口或是應用程序,例如,一個特定的網絡接口芯片在內存中的基址就應定義為邏輯單位靜態變量。
5 函數
  如果你正開發不止一個協議棧,編寫一系列通用的函數會有幫助,表1、表2描述了一些基于驅動程序的協議棧框架的數據和控制傳輸原語及參數。

linux操作系統文章專題:linux操作系統詳解(linux不再難懂)

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