[发明专利]一种TCP/IP协议栈实现方法

说明书

本发明属于计算机技术领域，提供一种TCP/IP协议栈实现方法，给出了行之有效的提高TCP/IP协议处理效率的实施方法，包括：硬件分担软件协议栈处理部分工作，通过协同处理的方式，达到协议栈的实现。技术方案包括：步骤一、是将传输过程中的数据通过软件和硬件协同处理的方式，分配处理器资源，达到数据接收；步骤二、是将数据通过网卡缓冲区拷贝到内核空间内存，通过协议处理，完成数据发送。

技术领域

本发明属于计算机技术领域，涉及一种TCP/IP协议栈实现方法。

背景技术

TCP/IP协议是实现网络通信最基本的协议，对网络数据的可靠、高效传输具有很大的影响。随着网络技术的发展，将嵌入式系统中引入TCP/IP协议具有深远的意义。传统的TCP/IP协议对接收到的数据大都是通过软件进行解析，处理，在处理网络数据传输的过程中，要占用大量的主机资源。或是完全依靠硬件资源对数据进行处理，通过硬件实现及多种加速技术复用的研究，其基本思想是：分担CPU对TCP/IP协议栈的处理，利用硬件处理速度快的优势，将部分处理过程放到高速网卡等硬件上完成。传统的处理方法对于软件和硬件的资源没有进行合理分配，加重了处理器的负荷，大大降低了数据处理的效率。

发明内容

发明目的：

本发明提供一种TCP/IP协议栈实现方法，给出了行之有效的提高TCP/IP协议处理效率的实施方法。

技术方案：

一种TCP/IP协议栈实现方法，包括：

硬件分担软件协议栈处理部分工作，通过协同处理的方式，达到协议栈的实现。

包括：

步骤一、是将传输过程中的数据通过软件和硬件协同处理的方式，分配处理器资源，达到数据接收；

步骤二、是将数据通过网卡缓冲区拷贝到内核空间内存，通过协议处理，完成数据发送。

步骤一包括：

(11)当网络中有数据包传输到设备时，接收来自MII接口的数据并将其转存在FIFO队列中；

(12)通过逻辑检测接收数据包的奇偶错误和最大最小数据包长度，检测帧类型并回写到接收回写描述符中，根据具体应用选择过滤掉与应用没有关联的类型的帧；

(13)交由软件执行TCP/IP协议处理，之后就得到了应用程序使用的数据，接着按照TCP/IP协议栈卸载的数据处理流程，把数据由网卡缓冲拷贝到内核空间内存，也就是主存，最后通过一次数据拷贝，将数据拷贝到用户空间交给应用程序使用；

(14)执行完TCP/IP协议，得到数据时，开始使用零拷贝技术，即将内核空间和用户空间通过映射进行共享，消除数据从内核空间拷贝到用户空间的过程。

步骤二包括：

(21)发送的数据先存储在网卡缓冲区；

(22)用户数据由用户空间拷贝到内核空间内存，再从内核空间内存拷贝到网卡缓冲区中；

(23)在网卡上经过TCP/IP协议处理，最后发送出去。

有益效果：

该方法通过软件优化和逻辑设计。这种方式使操作系统进程切换次数与协议栈层数无关，大大减少了系统开销，另外，协议栈中各层不需要单独占用缓冲区，只为协议栈分配一个公用的缓冲区，层级之间传输数据不需要将数据从一个缓冲区拷贝到另一个缓冲区，逻辑分担软件处理的工作，将硬件资源得到合理利用，减轻了处理器的负荷，大大提高了数据处理的效率。

附图说明

图1是本发明架构示意图。

具体实施方式