Как лучше всего обрабатывать большие буферы в многоуровневом стеке протоколов?

Question

Я работаю над простым стеком протокола для небольшой встроенной системы (многоточечный материал типа rs485). В этом стеке, losely модели после OSI слоев:

1. Применение
2. Сеть
3. Канальный
4. физический (последовательный драйвер)

Каждый слой имеет свой собственный заголовок/нижнего колонтитула часть, которая обертывает полезная нагрузка слоя над ним.

Я буду использовать собственный буферный пул статически выделенных блоков фиксированного размера для хранения двоичных пакетов. (Нет malloc/free в этом приложении.)

В других API-интерфейсах я видел, что данные обычно передаются как указатель const со связанной длиной. Таким образом, данные потребуют операции копирования на каждом уровне, так как полезная нагрузка вышележащего уровня помещается в новый выделенный буфер для текущего слоя.

Для трехслойного стека это будет 2 операции копирования и 3 выделенных буфера.

Есть ли лучший способ сделать это и по-прежнему поддерживать чистое разделение уровней протокола?

Чтобы лучше зафиксировать обсуждение, скажем, что пакеты обычно составляют около 2 тыс., А процессор - это небольшой 8-битный микрофон, работающий на частоте 8 МГц.

Answer 1

Вы могли бы избежать при наличии копий каждого запроса на слое пустой буфер из следующего нижнего слоя, а не выделение одного себя:

• прикладного уровня запрашивает буфер длину LA от сетевого уровня.
• Сетевой слой запрашивает длину буфера LA + LN из слоя Datalink.
• Datalink Layer запрашивает длину буфера LA + LN + LD с физического уровня.
• Физический уровень вытягивает буфер из пула буферов.
• Физический уровень возвращает buffer + phdr_len в Datalink Layer.
• Datalink Layer возвращает buffer + phdr_len + dhdr_len в сетевой уровень.
• Сетевой слой возвращает buffer + phdr_len + dhdr_len + nhdr_len в прикладной уровень.
• Application Layer заполняет данные в предоставленном буфере и вызывает сетевой уровень для передачи.
• Сетевой слой добавляет заголовок и вызывает уровень Datalink Layer для передачи.
• Datalink Layer добавляет заголовок и вызывает физический уровень для передачи.
• Физический уровень добавляет заголовок и переходит к оборудованию.

Answer 2

В других API-интерфейсах я видел, что данные обычно передаются как указатель const со связанной длиной. Таким образом, данные потребуют операции копирования на каждом уровне, так как полезная нагрузка вышележащего уровня помещается в новый выделенный буфер для текущего слоя.

Я предполагаю, что вы приводите пример API для буфера передачи.

Я думаю, что вы можете сохранить один и тот же API, если вы добавите ограничение того, что тот, кто вызывает этот API, не может использовать или касаться этого буфера снова, пока не получит последующее уведомление о завершении операции передачи: API неявно передает право собственности на этот буфер.

Answer 3

Создать структуру буфера. Со знанием максимального размера в нижнем слое выделите достаточное пространство буфера на верхнем уровне, чтобы добавить каждый последующий слой, когда он идет вниз по стеку. Каждый слой перемещает указатель в структуру буфера при добавлении слоя.

В нижнем слое начало буфера записывается в указателе в структуре буфера. Данные, которые нужно отправить, находятся в смежном буфере. На каждом слое не было скопировано никаких данных.

Идя снизу вверх, вы снимаете слои в структуре буфера.