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          基于驅(qū)動程序的協(xié)議棧設(shè)計(jì)

          作者: 時間:2009-06-18 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

          ,相比于傳統(tǒng)的任務(wù)的來說有兩點(diǎn)好處:(1)效率更高;(2)對于有多個棧的系統(tǒng)來說,有更大的兼容性。
          1 任務(wù)的方式
            在我們比較兩種方式的技術(shù)細(xì)節(jié)之前,我們必須了解它們。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式包括將置于實(shí)時或內(nèi)核之上,但是大多數(shù)實(shí)時不提供網(wǎng)絡(luò)互連的框架。所以,的設(shè)計(jì)者們不得不利用實(shí)時提供的機(jī)制――Task。圖1說明了如何利用任務(wù)來實(shí)現(xiàn)一個三層間通信的協(xié)議。每一層被作為一個單獨(dú)的任務(wù),外加任務(wù)間通信機(jī)制負(fù)責(zé)傳送數(shù)據(jù)和控制包上下通過,程序設(shè)計(jì)者負(fù)責(zé)定義層與層之間的接口和一個應(yīng)用程序接口(API),以利于應(yīng)用程序員傳送和接收數(shù)據(jù)。

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

          在這里存在幾個效率不高的來源:首先,正如圖1中點(diǎn)線所說明的,當(dāng)包在應(yīng)用程序、上層的通信協(xié)議,以及網(wǎng)絡(luò)接口的設(shè)備之間交換時,下層的操作系統(tǒng)正忙于上下文切換,每一次實(shí)時操作系統(tǒng)掛起其中一個任務(wù),恢復(fù)執(zhí)行另一個任務(wù),時間都浪費(fèi)在存取任務(wù)上下文中,考慮到每一個包無論是發(fā)還是收,都要通過協(xié)議棧的每一層,上下文切換的確造成了巨大的浪費(fèi)。另外,當(dāng)數(shù)據(jù)和控制包在應(yīng)用程序任務(wù)和網(wǎng)絡(luò)接口之間流動時,包含此類信息的緩沖區(qū)必然重復(fù)在任務(wù)間通信隊(duì)列加入或刪除。然而,這個系統(tǒng)開銷是很大的,這本身是由于系統(tǒng)在隊(duì)列操作時必然包括需與中斷和上下文切換隔離的臨界區(qū)。因此,不僅時間浪費(fèi)于隊(duì)列操作,而且整個系統(tǒng)對一些重要的事件例如中斷的響應(yīng)變得延遲。
          2 基于的方法
            另外一種選擇是將協(xié)議棧各層置于實(shí)時操作系統(tǒng)之中,圖2說明了基于此種方案,同樣的三層間通信協(xié)議是如何實(shí)施的。兩者之間的顯著區(qū)別在于:各個協(xié)議層是作為驅(qū)動程序模塊,而不是任務(wù)來實(shí)現(xiàn)的。

          另外一個改變在于:協(xié)議棧之上還有一個網(wǎng)絡(luò)服務(wù)模塊。加入這個模塊的目的在于將與協(xié)議無關(guān)的網(wǎng)絡(luò)特性抽象化。也就是說,它將應(yīng)用程序設(shè)計(jì)者用來在協(xié)議棧間收發(fā)數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序接口(API)標(biāo)準(zhǔn)化,例如:你的嵌入式系統(tǒng)可能需要同時支持基于調(diào)制解調(diào)器接口的PPP連到一臺遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)和一個紅外接口用來與本地計(jì)算機(jī)通信。然而程序設(shè)計(jì)者不必為兩個事件各自編程,它只需用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)模塊提供API與其它計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信,唯一的區(qū)別在于通過哪個網(wǎng)絡(luò)接口而已。
            基于驅(qū)動程序方式的一個顯著優(yōu)點(diǎn)就在于上下文切換的次數(shù)僅僅是基于控制臺應(yīng)用程序的函數(shù),并不基于協(xié)議層的數(shù)量。這樣一來就可以減少實(shí)時操作系統(tǒng)保存和恢復(fù)任務(wù)上下文的次數(shù),因而空出時間作更有意義的事,例如執(zhí)行應(yīng)用程序代碼。
            另一個好處在于,數(shù)據(jù)和控制信息更簡單的在層與層之間傳輸,因?yàn)樗械膮f(xié)議層都處于同一個上下文中,所以相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)自動地為上下層所接受,結(jié)果你不必把他們在任務(wù)間隊(duì)列中傳送,由此產(chǎn)生的是,同時也避免了那些臨界區(qū)系統(tǒng)由此可改進(jìn)中斷和優(yōu)先級任務(wù)的響應(yīng)時間。
          3 緩沖區(qū)拷貝
            緩沖區(qū)拷貝效率不高的第一個潛在因素在于:當(dāng)數(shù)據(jù)在層與層之間傳輸時,數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的分配、拷貝和釋放,這與協(xié)議棧的結(jié)構(gòu)無關(guān),僅與緩沖區(qū)本身的結(jié)構(gòu)有關(guān)。

          linux操作系統(tǒng)文章專題:linux操作系統(tǒng)詳解(linux不再難懂)

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