中斷還是輪詢？取個(gè)數(shù)據(jù)包真麻煩！
網(wǎng)絡(luò)部新員工
我叫Robert，是Linux帝國(guó)一個(gè)普通的公民。
今天是我第一天上班的日子，我下了好大功夫才考上了帝國(guó)的公務(wù)員，根據(jù)我的成績(jī)，我被分到了帝國(guó)網(wǎng)絡(luò)部。
一進(jìn)入帝國(guó)的辦公園區(qū)，我就被眼前的景象驚呆了，一座座高樓大廈，富麗堂皇，鱗次櫛比，我忍不住駐足多看了幾眼。
這些大樓上面都有招牌，最高的那一座是帝國(guó)的進(jìn)程&線程管理部門的辦公大廈，旁邊還有內(nèi)存管理部門、文件管理等部門辦公大廈。
網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)部門
我只顧東張西望，不小心跟旁邊小路跑出來(lái)的一位小哥撞了一個(gè)滿懷，他手里抱的一堆數(shù)據(jù)散落的滿地都是。
我一邊道歉，一邊幫他撿起數(shù)據(jù)。
“這位小哥行色匆匆，不知要去哪里啊”，我好奇的問到。
“哦，你好，我是網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)部門的，這是從網(wǎng)卡那里剛剛拿到的數(shù)據(jù)包，我得趕緊交給協(xié)議棧處理”，說(shuō)完整理了下數(shù)據(jù)，就匆忙離開了。
尋著他出來(lái)的地方看去，不遠(yuǎn)處就是他說(shuō)的網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)部門，難道我辦公的地方就在這里?我沿著這條小路走了過(guò)去。
一進(jìn)入網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)部門，出現(xiàn)在眼前的就是一副熱火朝天的景象，收包的，解包的，發(fā)包的，一群人忙的不亦樂乎。
“這么早就這么忙碌了啊”，我問門口的保安大叔。
“是啊，這平時(shí)這個(gè)點(diǎn)也沒什么網(wǎng)絡(luò)訪問，不知道今天怎么回事，一大早的數(shù)據(jù)就傳輸個(gè)不停”，保安說(shuō)到。
我指著里面一個(gè)員工問保安：“大叔，那人在干嘛呢?一直在轉(zhuǎn)來(lái)轉(zhuǎn)去的”
“你說(shuō)他啊，他在從網(wǎng)卡輪詢讀取數(shù)據(jù)包呢!”
“輪詢?網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包不是網(wǎng)卡發(fā)中斷通知嗎，干嘛要去輪詢呢?”，我不解的問到。
“以前是這樣的，不過(guò)后來(lái)CPU那邊有個(gè)叫阿Q的家伙不干了，說(shuō)網(wǎng)卡數(shù)據(jù)太頻繁，老是打斷他們正常的工作。不僅如此，中斷響應(yīng)的時(shí)候還得把中斷給關(guān)了，避免出現(xiàn)錯(cuò)誤，時(shí)間久了，鍵盤、鼠標(biāo)等單位就得不到響應(yīng)紛紛鬧事了”，保安說(shuō)完點(diǎn)了一支香煙。
我若有所思的點(diǎn)了點(diǎn)頭，“那現(xiàn)在就改成輪詢了?不過(guò)這樣好浪費(fèi)時(shí)間哦”
保安吐了一個(gè)煙圈，繼續(xù)說(shuō)到：“倒也不是全都是輪詢，現(xiàn)在把處理過(guò)程分成了兩段，最開始的第一部分還是靠中斷來(lái)通知的，這個(gè)時(shí)候需要關(guān)一下中斷，不過(guò)通知后不會(huì)真正處理數(shù)據(jù)包，而是開啟了一個(gè)軟中斷，所以關(guān)不了太久時(shí)間。第二部分在軟中斷中去輪詢處理的，這個(gè)時(shí)候就不用關(guān)中斷了。把硬中斷和輪詢結(jié)合了一下，就不用每個(gè)數(shù)據(jù)包來(lái)都中斷一次了，也不用關(guān)中斷太長(zhǎng)時(shí)間，還給這技術(shù)取了個(gè)名字叫NAPI”
“保安大叔，你怎么什么都知道啊?”
“我以前就在里面工作啊，現(xiàn)在年紀(jì)稍微大了些，比不上年輕人，就讓我來(lái)當(dāng)保安了，唉～”，大叔說(shuō)完又猛抽了一口香煙，整理了下自己日益稀疏的頭發(fā)。
“唉，對(duì)了，你是誰(shuí)啊，怎么沒見過(guò)你?”
“我是帝國(guó)網(wǎng)絡(luò)部新來(lái)的員工，今天來(lái)報(bào)道的。我把手中的錄取通知書遞給了保安”
保安大叔看了看說(shuō)到：“你走錯(cuò)了，不是這里，你該去網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧大廈”。
協(xié)議棧大廈
離開網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)部門，我繼續(xù)前行終于找到了網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧大廈，這便是我今后工作的地方了。
走近一看，這座網(wǎng)絡(luò)大廈并不如前面看到的高大，只有三層高，每一層的墻上都掛著一個(gè)巨大的招牌，上面寫著這一層的名字，從上向下分別是：
- 應(yīng)用層
- 傳輸層
- 網(wǎng)絡(luò)層
大廈的門口還有一個(gè)收發(fā)室，門牌上寫著netif_receive_skb，收發(fā)室坐著一位大爺。
正在這時(shí)，先前碰到的小哥又來(lái)了，將手里的數(shù)據(jù)放到了收發(fā)室就離開了，看來(lái)這里就是網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的入口了。
大爺拆開這個(gè)數(shù)據(jù)包看了看，隨即按了下按鈕，數(shù)據(jù)包就順著管道傳到了背后協(xié)議棧大廈一樓的一個(gè)辦公室，我抬頭一看，上面寫著IPv4。再向旁邊看去，還有好幾間辦公室，分別寫了IPv6、ICMP、IGMP、ARP···
我來(lái)到這個(gè)IPv4的門口，里面也是忙的不亦樂乎，有分片的、組包的、計(jì)算校驗(yàn)和的、有條不紊。
辦公室正中央有一個(gè)圓柱形的管道，通向了二樓，一樓處理完畢就通過(guò)這管道把數(shù)據(jù)包送了上去。
墻上還有另一個(gè)管道，上面寫著netfilter hook，不知道是通向了哪里。
“你找誰(shuí)?”，我正看得入神，里面一個(gè)負(fù)責(zé)人發(fā)現(xiàn)了我，我趕緊表明來(lái)意。
他看過(guò)我手中的錄取通知書后說(shuō)到，“你是在傳輸層啊，出門右拐上二樓就是了。我們這一樓都是網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的辦公室。”
我又看了下手里的錄用通知書，這才發(fā)現(xiàn)被分配在了傳輸層工作。
傳輸層工作
來(lái)到二樓，總算見到了我的主管。
“Robert，歡迎加入網(wǎng)絡(luò)部，工作崗位在傳輸層的TCP小組，大家歡迎!”
“謝謝主管!謝謝大家!”
“這是Cerf，你剛來(lái)，就讓他先帶帶你，有什么不懂的就向他請(qǐng)教吧。”
我點(diǎn)頭感謝，和一旁這個(gè)叫Cerf的握了握手。
接下來(lái)，主管向我介紹了咱們傳輸層的幾個(gè)小組的情況：TCP、UDP、SCTP、UDP-lite······我這才知道，原來(lái)傳輸層不是只有TCP和UDP。
Cerf帶我來(lái)到了工位，不愧是國(guó)有單位，無(wú)比寬敞，桌上還有一堆奇怪的設(shè)備。
“這是一堆什么東西啊”，我問Cerf。
“這些都是定時(shí)器，后面你工作處理TCP連接會(huì)用到的”
我點(diǎn)了點(diǎn)頭，環(huán)顧四周，工位旁邊的墻壁上還貼滿了什么東西，我湊近了一看，才發(fā)現(xiàn)滿滿的都是RFC幾千條的規(guī)定。
“好好看，以后的工作可是要天天用到這些東西呢”，Cerf略開玩笑的說(shuō)著。
“這些我基本都背的下來(lái)了，要不然我也考不到這里來(lái)”，我笑著說(shuō)，略帶一些得意。
Cerf也笑了笑，“別大意，之前也有人也說(shuō)過(guò)這話，后來(lái)還不是走了”
我有些尷尬，不知道說(shuō)些什么，這時(shí)辦公室中央的管道里冒出了一個(gè)數(shù)據(jù)包。
“Robert，你剛來(lái)，這個(gè)新的連接數(shù)據(jù)包就交給你來(lái)處理下，熟悉下工作流程”，主管說(shuō)到。
我剛剛放松的心情一下緊張了起來(lái)，畢竟以前都是紙上談兵，還從沒有真正處理過(guò)數(shù)據(jù)包呢。
我小心翼翼的接過(guò)這個(gè)數(shù)據(jù)包，定位到TCP的頭部，瞧了一眼標(biāo)志位，發(fā)現(xiàn)SYN位是1，看來(lái)是有新的連接到來(lái)了，接下來(lái)不就是三次握手嗎，我再熟悉不過(guò)了。
我準(zhǔn)備了一個(gè)響應(yīng)包，將SYN標(biāo)記和ACK標(biāo)記都點(diǎn)亮后，接下來(lái)就犯了難了。這個(gè)確認(rèn)號(hào)ACK我倒是知道是對(duì)方的序列號(hào)+1，不過(guò)我回復(fù)的序列號(hào)該是多少呢?一時(shí)之間，不知道如何是好。
你們知道嗎?在線等，挺急的。
未完待續(xù)······
彩蛋
CPU一號(hào)車間的阿Q又鬧脾氣了。
“我們花了大量時(shí)間把網(wǎng)卡數(shù)據(jù)搬運(yùn)到內(nèi)存，重復(fù)又沒有技術(shù)含量，我受夠了!”
預(yù)知后事如何，請(qǐng)關(guān)注后續(xù)精彩······
