レイヤードプロトコルスタックで大きなバッファを処理するにはどうすればよいですか？

Question

私は、小さな組み込みシステム（マルチドロップ、rs485タイプのもの）のための単純なプロトコルスタックに取り組んでいます。このスタックにおいて、OSI層の後loselyモデル：

1. アプリケーション
2. ネットワーク
3. 物理データリンク
4. （シリアルドライバ）

各層が包み込み、それ自身のヘッダ/フッタ部を有していますその上にあるレイヤーのペイロード。

バイナリパケットを格納するために静的に割り当てられた固定サイズのブロックの独自のバッファプールを使用します。 （このアプリではmalloc/freeはありません）

他のAPIでは、データは通常、関連する長さのconstポインタとして渡されることがわかりました。このようにして、上記のレイヤのペイロードが現在のレイヤの新たに割り当てられたバッファに配置されるので、データは各レイヤでコピー操作を必要とする。

3層スタックの場合、これは2コピー操作と3つの割り当てバッファとなります。

これを実行しても、プロトコルレイヤーをきれいに分離しておく方が良いでしょうか？

説明をよりよくするために、パケットは通常約2kで、プロセッサは8Mhzで動作する小さな8ビットマイクロです。

Answer 1

あなたは自分自身を次の下位層から各層の要求に空のバッファを有する、1つではなく割り当てることによってコピーを避けることができ：

• アプリケーションレイヤは、ネットワーク層からバッファ 長さLAを要求します。
• ネットワーク層は、データリンク層からのバッファ長LA + LNを要求する。
• 物理層からバッファ長LA + LN + LDを要求します。
• 物理層は、バッファをバッファプールからプルします。
• 物理層がbuffer + phdr_lenをデータリンク層に返します。
• データリンク層は、ネットワーク層にbuffer + phdr_len + dhdr_lenを返します。
• ネットワークレイヤーは、buffer + phdr_len + dhdr_len + nhdr_lenをアプリケーションレイヤーに返します。
• アプリケーション層は、提供されたバッファ内のデータを埋め込み、送信するためにネットワーク層を呼び出します。
• ネットワークレイヤは、ヘッダの前に付加され、送信するデータリンクレイヤを呼び出します。
• データリンクレイヤは、ヘッダの前に付加され、送信する物理レイヤを呼び出します。
• 物理層は、ヘッダの前に付加され、ハードウェアに渡されます。

Answer 2

他のAPIでは、通常、データは関連する長さのconstポインタとして渡されることがわかりました。このようにして、上記のレイヤのペイロードが現在のレイヤの新たに割り当てられたバッファに配置されるので、データは各レイヤでコピー操作を必要とする。

私は送信バッファ用のAPIの例を挙げていると思います。

私は、このAPIを呼び出す人は、送信操作が完了したという後続の通知を受け取るまで、そのバッファを再び使用またはタッチすることができないという制限を追加すると、同じAPIを維持できると思います。 APIは暗黙的にそのバッファーの所有権を転送しています。

Answer 3

バッファ構造を作成します。最下層の最大サイズを把握した上で、最下位層に十分なバッファスペースを割り当てて、連続する各層をスタックの下側に先行させる。レイヤーが追加されると、各レイヤーはバッファー構造内のポインターを移動します。

バッファの先頭がバッファ構造のポインタに記録されます。送信されるデータは連続バッファにあります。各レイヤーにはデータはコピーされませんでした。

下から上へ行くと、バッファー構造内のレイヤーが剥がれます。