lyranet ：嵌入式操作系统系统一种零拷贝TCP IP协议栈.docVIP

lyranet ：嵌入式操作系统系统一零拷贝TCP / IP协议栈摘要 在嵌入式系统处理能力，，以及功率消耗资源有限，因此，嵌入式TCP / IP应充分利用有限的资源。 申请零拷贝机制，可以减少的使用功率消耗可减少在本文中，我们零拷贝机制的设计和实施目标嵌入式TCP / IP的组成部分lyranet来自Linux的TCP / IP的一个可重用的软件操作系统和硬件。性能评价表明， TCP / IP协议的处理可显降低23-56.22 ％ 。 此外，对象代码的大小只有原的Linux的TCP / IP协议栈78 ％。 这项研究的经验，可以作为嵌入Linux的TCP / IP协议栈成为一个指标体系参考提高零拷贝Linux TCP / IP协议传输效率。 1导言由于互联网爆炸，嵌入式系统加入互联网。 TCP / IP协议核心技术。在为了适应有限的嵌入式设备，一些商业产品实施TCP / IP协议栈减少代码大小和CPU处理开销嵌入式系统。他们的不自由索取。Linux开放源码，此外，的具有稳定性，可靠性，高性能，以及文件，这些优势让利用现有的开源代码和整合Linux TCP / IP协议栈[ 6 ]一个目标作业系统成为一个符合成本效益的方法。 不过，由于Linux是一块铁板内核， Linux的TCP / IP协议栈不是一个单独的组件其他Linux内核的功能，如档案系统装置驱动程序和内核的核心密切的关系相互作用。这增加指标体系重用Linux的TCP / IP协议栈困难。 此外，嵌入式系统特别需要直移植Linux的TCP / IP 协议栈成为一个目标操作系统最好的执行情况 。特别是，嵌入式系统处理能力，，以及功率消耗资源有限。举例来说，Linux TCP / IP协议适合一般用途共同资源丰富的台式电脑的操作系统。 传输数据是从用户缓冲区复制内核缓冲区，然后内核缓冲区网络接口卡（ NIC ） 。收到的数据从NIC网的缓冲区，然后内核网络缓冲区到用户缓冲区。这些数据复制需要CPU处理时间。因此，嵌入式系统 TCP / IP协议的执行，应尽量减少数据量复制，以减少能量消耗和提供高回应效率。 零拷贝[ 2 ]是一个用户缓冲区用户缓冲区机制用户缓冲器和内核缓冲区。零拷贝的执行需要虚拟的操作，如重映和硬件设备支持，如DMA控制器。 TCP / IP数据传输。此外，由于虚拟内存和DMA需要实施零拷贝，通过网络接收或发送数据缓冲器须受到限制。设备不支持DMA，从网卡用户的缓冲区用户的缓冲网卡数据仍是需要的。 为重用Linux的TCP / IP，我们已提取TCP / IP协议栈 。这是当时作为一个独立于作业系统和硬件软件组件实施，lyranet 。组件的设计原则的基础上，[ 1 ] ，可以得到模块化，可重构，构件更换和再利用优势作为一个自成一体的组成部分实施的TCP / IP ，需要修改Linux的TCP / IP的代码将它们从其他核心职能和整合Linux的TCP / IP协议目标操作系统执行内核支持模块分开。 为lyranet适应嵌入式系统，减少协议处理开销，内存使用，功率消耗在本文中，我们的重点零拷贝机制，将数据发送到网络通过用户数据缓冲区地址，逐页重，减少TCP / IP传输数据复制。此外， NIC的需要修改零拷贝机制。消除复制到lyraos 基于组件的嵌入式操作系统整合lyranet性能评价表明TCP / IP协议处理开销可降低23-56.22 ％ 。实验平台 2 . lyraos和lyranet lyraos是一个基于组件的系统目的是作为一个研究工具操作系统服务，并提供了一套互联网的个人电脑，手提式电脑，嵌入式系统等精心设计的明确界面系统软件组件它主要是在C + +和实施。设计电脑系统硬件资源，如低层次机依赖层明从高层次系统的语义。因此，它可以很容易地移植到不同的硬件[ 3 ] 。 图1示lyraos系统的体系结构。每个系统组件是完全独立的，自我控制， 和高度模块化。除了重量轻系统软件，是一个时间共享多线程微内核。线程可以被动态地创建和删除，线程的优先次序可以被动态改变。它提供了一个优先支持信号，信号量，和信息之间的线程各种机制。再加上微Windows操作系统的外观和感觉微型窗口。此外， lyrafile组件重量轻，基于vfat文件系统既支持基于RAM基于磁盘的货仓。特别是， lyraos提供Linux设备驱动仿真环境使用Linux的设备驱动程序。 这种环境下， Linux设备驱动代码可以未作修改融入lyraos。 该lyranet [ 4 ]组件是一个来自Linux的TCP / IP6]TCP / IP协议栈。我们使用Linux开放的源代码，主要是减少我们发展。然后，我们作为一个可重用的独立操作系统和硬件软件组件改造它。我们的工