面向嵌入式應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)性能提升的研究.pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)硬件的不斷發(fā)展，嵌入式設(shè)備越來越多的被應(yīng)用在高要求的領(lǐng)域，同時(shí)對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信的性能也提出了更高的要求。盡管目前已經(jīng)出現(xiàn)了很多高性能嵌入式硬件平臺(tái)，但是現(xiàn)今成熟的嵌入式網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧往往不能很好的利用這些硬件資源，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)性能沒有得到明顯的提升。如何提升嵌入式應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)性能已經(jīng)成為在開發(fā)嵌入式應(yīng)用過程中的一個(gè)重要問題。
　　本論文以高性能的嵌入式系統(tǒng)為出發(fā)點(diǎn)，針對(duì)其硬件特性，對(duì)嵌入式網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧實(shí)現(xiàn)中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，改善網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

2、棧的實(shí)時(shí)性能和吞吐量，從而提升嵌入式應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)性能。本文對(duì)這些關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了理論評(píng)估，選擇了LwIP協(xié)議棧和RT-Linux實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)作為研究對(duì)象，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了實(shí)踐。
　　在實(shí)踐中，將網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的進(jìn)程模型設(shè)計(jì)成兩層結(jié)構(gòu)，接口層為一個(gè)進(jìn)程，網(wǎng)絡(luò)層及以上協(xié)議層為一個(gè)進(jìn)程，在充分利用并行機(jī)制的情況下，提高協(xié)議棧內(nèi)部處理數(shù)據(jù)的速度；緩沖區(qū)的靜態(tài)劃分和動(dòng)態(tài)分配不僅降低了管理內(nèi)存上的耗時(shí)，而且減少了內(nèi)存碎片的產(chǎn)生；在 TCP控制塊管理

3、上，放棄原先通過循環(huán)遍歷來查找控制塊的方案，改用Hash模塊來優(yōu)化查找算法，避免因查找而消耗大量時(shí)間；在TCP定時(shí)器的管理上，通過為其設(shè)計(jì)兩層時(shí)間輪表，提高了處理定時(shí)器的效率，有效的減少了處理定時(shí)器所需花費(fèi)的時(shí)間。對(duì)Select接口進(jìn)行優(yōu)化，通過實(shí)現(xiàn)epoll接口，減少因數(shù)據(jù)在內(nèi)核空間和用戶空間之間傳遞而產(chǎn)生的內(nèi)存消耗，并且減少了判斷文件描述符狀態(tài)的所消耗的時(shí)間。
　　最后，本文對(duì)優(yōu)化前后的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧進(jìn)行了基本通信功能的測(cè)試和網(wǎng)絡(luò)