第九章协议处理.ppt

接收端头部预测的伪代码 接收端头部预测伪代码（续） 第一个子句检查标志位设置是否符合预期 第二个子句检查是否无窗口更新 第三个子句检查是否是预期接收的段（不是乱序到达或重发的） 若以上条件判断为真，这是预期接收的TCP段，再区分是纯ACK段还是纯数据段 若以上条件判断为假，不是预期接收的TCP段，执行常规的处理过程（慢路径） 标志域以及窗口大小组成一个32位的字，可将这个字的预期值保存到TCB中，头两个子句的检查只需用TCP头的第4个字与TCB中保存的字进行一次比较即可。 发送端头部预测 在发送端发送的一系列 TCP 段中，TCP头部有变化的域只有少数几个。 发送端头部预测： 发送端在TCB中建立一个TCP头模板 每当需要发送一个TCP段时 ，将模板拷贝到相应的包缓冲区中，填写少数几个有变化的域 9.3 IP分片重组 分片重组的经典实现： 各分片按照分片偏移量保存在一个有序链表中 一个分片到达时，顺序查找链表，插入到合适的位置 在寻找插入位置的过程中，检查分片之前的数据是否全部到达；如果是， 在插入分片后继续沿链表向下查找，检查是否全部数据已到达；如果是， 重新扫描链表，将数据拷贝到另一个缓冲区中 优化预期情形 重组过程复杂的原因： 考虑到IP分片可能乱序到达，且分片之间可能有重叠 预期情形： IP分片按序到达，且没有重叠 优化预期情形： 若判断为预期情形，只需将到来的分片添加到链表尾部（一个常数时间操作） 优化的IP分片重组算法 在有序链表的基础上，增加一个指向链表尾部的指针。 分片到来时，用分片的起始字节偏移量与链表上最后一个分片的末字节偏移量（存在一个变量中）进行比较。 若分片顺序到达且无重叠，将分片添加到链表的尾部，更新指向链表尾部的指针，更新末字节偏移量。 如果这是最后一个分片（MF=0），重组结束。 寻找插入位置及检查重组是否结束，只需要常数时间。 假设与实际相符吗？ 分片重组优化算法隐含的假设： IP分片按照偏移量从小到大的顺序发送 多数情况下IP包顺序到达 实际测量： 许多较新的实现（包括Linux），发送端按照分片偏移量从大到小的顺序发送IP分片！ 原因：最后一个分片携带了IP包总长度的信息，让最后一个分片最先到达接收端，方便接收端为数据包分配适当大小的缓冲区。 算法调整 使用第一个到来的分片，判断发送端按照什么顺序发送IP分片。 如果第一个到来的分片是第一个分片，使用前述实现。 如果第一个到来的分片是最后一个分片，跳转到按逆序处理的程序： 最后一个分片放在链表头部，其余分片按偏移量降序排列 用分片的末字节偏移量与链表尾部分片的起始偏移量进行比较 9.4 总结 缓冲区分配： 空间利用率 VS 合并不连续空闲区域的难度 缓冲区共享： 缓冲区窃取 TCP输入处理、IP分片重组： 通过优化预期情形的处理，提高大多数情况下的算法性能。 第九章 协议处理 主要内容 缓冲区管理 常规协议（TCP/UDP）处理：TCP头部预测 分片重组 9.1 缓冲区管理 数据包到达后，首先要分配一个缓冲区 操作系统必须提供分配和释放缓冲区的服务，包括： 管理空闲缓冲区 为数据包找到合适大小的缓冲空间 如果多个连接或用户共享一个缓存空间，还需提供某种形式的公平分配 困难：包缓冲区分配必须实时完成 9.1.1 缓冲区分配 经典的BSD UNIX包缓冲区实现称为mbufs： 使用一个缓冲区链来存放一个包，每个缓冲区为一段连续的存储空间 BSD定义了三种大小的缓冲区：100字节、108字节、2048字节（称cluster） Mbufs设计的出发点： 使用一个缓冲区链来存放一个包：允许动态扩展包的缓冲空间；适应各种协议栈 定义不同大小的缓冲区：充分利用内存空间 缺点：访问数据和拷贝数据的开销大 Sk_buff Linux操作系统的包缓冲区实现是sk_buff： 每个包缓冲区都是一块连续地址空间，提前为路径上需要添加的各种协议头预留了空间 用空间换时间（P4b）： 实现简单 包缓冲区必须满足最大包长，有时会浪费空间 如何为不同大小的包分配缓冲区？ 按需分配内存： 当一个包到来时，为其分配一块合适大小的缓存空间 动态分配内存的困难： 用户在不同的时间释放缓冲区，导致内存中出现许多不连续的、大小不同的空闲区域 教科书上的标准算法（如First-Fit、Best-Fit）可以搜索到合适大小的空闲区域，但速度太慢 高速包缓冲区分配器 隔离池分配器（Segregated Pool Allocator） Linux分配器（Linux Allocator） 批量分配器（Batch Allocator） 隔离池分配器 随BSD 4.2 UNIX发布，称Kingsley malloc()。 将存储空间划分成一组隔离的内存池，同一个内存池中的缓冲区大小