一種協(xié)議棧設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

　　眾所周知，每一層加入自己的頭尾信息源于上一層傳來(lái)的信息。因此，一個(gè)包在自上而下通過(guò)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，必須重復(fù)這一個(gè)過(guò)程許多次，時(shí)間被消耗于內(nèi)存的分配之中（而自下而上則好得多，因?yàn)橄聦拥念^尾信息可以被上層忽略）。這種拷貝方式同時(shí)伴隨著越來(lái)越大的消息，釋放老緩沖區(qū)。鏈接方式雖然不涉及多余的拷貝，但是卻將傳輸包的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序代碼復(fù)雜化。

　　另一種替代的方式與基于設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的方式相當(dāng)吻合，如圖4所示。每次當(dāng)協(xié)議棧創(chuàng)建或改變時(shí)，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)模塊執(zhí)行一個(gè)查詢以確定整個(gè)協(xié)議棧的頭、尾信息和最大傳輸單元要求，這樣一來(lái)當(dāng)應(yīng)用程序向協(xié)議棧發(fā)消息時(shí)，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)模塊相應(yīng)地分配一些足夠大容納整個(gè)協(xié)議棧頭尾信息的緩沖區(qū)，每一層僅僅將頭尾信息填充至這些緩沖區(qū)，而不需內(nèi)存分配或拷貝，這一機(jī)制對(duì)于性能有顯著的改善。

　　重傳緩沖區(qū)另一個(gè)效率不高的原因在于，協(xié)議層提供確認(rèn)與重傳機(jī)制，一個(gè)可靠的協(xié)議層的實(shí)現(xiàn)通常包括為每個(gè)包分配一個(gè)重傳緩沖區(qū)，將包的內(nèi)容拷貝至重傳緩沖區(qū)中。如果遠(yuǎn)程系統(tǒng)的同一層確認(rèn)了正確接收，重傳緩沖區(qū)將被釋放，然而，如果一個(gè)NACK發(fā)生，協(xié)議層重傳緩沖區(qū)的內(nèi)容，同時(shí)再分配一個(gè)重傳緩沖區(qū)，拷貝內(nèi)容至重傳緩沖區(qū)。

　　如果已經(jīng)發(fā)出的包可以被協(xié)議層標(biāo)記為Unmarked或Reserved的話，上述機(jī)制就可被取消，這種情況僅保存一個(gè)指針而不拷貝。當(dāng)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序完成傳送包并試圖釋放緩沖區(qū)，緩沖區(qū)系統(tǒng)確認(rèn)此緩沖區(qū)保留，并不釋放包，僅僅將它標(biāo)記為已傳輸,當(dāng)相應(yīng)的協(xié)議層收到確認(rèn)（ACK）之后，就把包去掉標(biāo)識(shí)，并且釋放緩沖區(qū)，通過(guò)把這一特性固化至網(wǎng)絡(luò)服務(wù)模塊中，整個(gè)協(xié)議棧的效率將大大提高。

　　4 細(xì)節(jié)

　　任何合理的基于驅(qū)動(dòng)程序的協(xié)議棧都會(huì)包含相似的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)和控制原語(yǔ)及模塊函數(shù)。下面介紹一下細(xì)節(jié)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以下是一些可能用到的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

　　（1）設(shè)備入口提供實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和某一特殊的協(xié)議模塊的管道；

　　（2）驅(qū)動(dòng)程序靜態(tài)變量對(duì)于每一協(xié)議層僅分配一次，不管協(xié)議層下的網(wǎng)絡(luò)接口有多少，它是協(xié)議層的全局存儲(chǔ)區(qū)域；

　　（3）邏輯單位靜態(tài)變量?jī)H基于接口分配，所以如果你有一個(gè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序控制兩個(gè)接口，就應(yīng)有兩個(gè)邏輯單位靜態(tài)變量，但是僅有一個(gè)驅(qū)動(dòng)程序變量和一個(gè)設(shè)備條目數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；

　?。?）路徑變量基于應(yīng)用程序?qū)f(xié)議的調(diào)用，僅分配一次。

　　基于上述四種定義，協(xié)議中的各種數(shù)據(jù)應(yīng)被定義為最合適的類型，被選定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)基于這個(gè)變量如何被使用：是被協(xié)議狀態(tài)機(jī)所使用，還是接口或是應(yīng)用程序，例如，一個(gè)特定的網(wǎng)絡(luò)接口芯片在內(nèi)存中的基址就應(yīng)定義為邏輯單位靜態(tài)變量。

　　5 函數(shù)

　　如果你正開(kāi)發(fā)不止一個(gè)協(xié)議棧，編寫一系列通用的函數(shù)會(huì)有幫助，表1、表2描述了一些基于驅(qū)動(dòng)程序的協(xié)議?？蚣艿臄?shù)據(jù)和控制傳輸原語(yǔ)及參數(shù)。