基于和欣嵌入式操作系統的構件化網(wǎng)絡(luò )協(xié)議棧

　　CAR構件技術(shù)是在總結面向對象編程、面向構件編程技術(shù)的發(fā)展歷史和經(jīng)驗的基礎上，為更好地支持面向以Web服務(wù)為代表的下一代網(wǎng)絡(luò )應用軟件開(kāi)發(fā)而發(fā)明的。CAR(Component Assembly Runtime)構件技術(shù)定義了一套網(wǎng)絡(luò )編程時(shí)代的構件編程模型和編程規范，它規定了一組構件間相互調用的標準，使二進(jìn)制構件可自描述并能夠在運行時(shí)動(dòng)態(tài)鏈接。

CAR構件技術(shù)通過(guò)二進(jìn)制的封裝及動(dòng)態(tài)鏈接技術(shù)解決軟件的動(dòng)態(tài)升級和軟件的動(dòng)態(tài)替換問(wèn)題。面向構件技術(shù)對一組類(lèi)的組合進(jìn)行封裝，并代表完成一個(gè)或多個(gè)功能的特定服務(wù)，同時(shí)為用戶(hù)提供多個(gè)接口。整個(gè)構件隱藏了具體的實(shí)現，只用接口提供服務(wù)。這樣，在不同層次上，構件均可以將底層多個(gè)邏輯組合成高層次上粒度更大的新構件。構件之間通過(guò)約定的接口進(jìn)行數據交換和信息傳遞，構件的位置相互透明，可以在同一個(gè)或不同的用戶(hù)進(jìn)程空間、不同的機器甚至不同的構件上用不同的語(yǔ)言編寫(xiě)，只要其符合事先約定的構件規范。

2 和欣操作系統上的TCP/IP協(xié)議棧的特點(diǎn)與實(shí)現

2.1 和欣嵌入式操作系統上TCP/IP協(xié)議棧的特點(diǎn)

由于嵌入式系統在硬件資源的占有量以及處理器的處理能力等方面的限制，使得TCP/IP協(xié)議的嵌入式實(shí)現與其在通用操作系統中的實(shí)現有很大不同。首先，由于嵌入式處理器的時(shí)鐘頻率低，地址、數據總線(xiàn)窄，導致嵌入式系統對一個(gè)通用IP 包的處理要花費更多的處理機時(shí)間，從而影響其他任務(wù)的執行。因此需要對龐大復雜的TCP/IP協(xié)議棧進(jìn)行裁剪，使之具有簡(jiǎn)單、高效的特點(diǎn)。同時(shí)在設計嵌入式TCP/IP協(xié)議棧時(shí)要合理控制中斷處理程序的大小，使得中斷處理程序的運行時(shí)間盡可能短；同時(shí)把那些無(wú)實(shí)時(shí)性要求和費時(shí)的工作移到主程序中執行，從而保證協(xié)議的正確執行。具體來(lái)說(shuō)，就是把TCP/IP協(xié)議的處理工作放到主程序中，對網(wǎng)絡(luò )接口的控制芯片采用循環(huán)查詢(xún)方式，在其他中斷任務(wù)的執行間隙處理TCP/IP協(xié)議，以犧牲系統的響應時(shí)間換取系統的可靠性。再者由于嵌入式系統的存儲空間有限，一般情況下只能開(kāi)辟幾KB字節的緩存區接收數據包，并且其存儲空間固定，不是動(dòng)態(tài)分配的。因此，在遇到大數據包時(shí)就會(huì )出現緩沖區溢出的錯誤。通常，嵌入式系統接收的數據包類(lèi)型僅為系統狀態(tài)配置包、控制動(dòng)作命令包、通信控制包等，這些包容量較小。由實(shí)時(shí)數據或網(wǎng)頁(yè)向網(wǎng)絡(luò )發(fā)送的數據包比較長(cháng)，但可以通過(guò)設計格式加以控制。

和欣操作系統是基于微內核的操作系統，其上的TCP/IP協(xié)議棧既可以運行在用戶(hù)態(tài)，也可以運行在內核態(tài)，具有通用接口和方便的框架，方便用戶(hù)開(kāi)發(fā)適合自己領(lǐng)域或特殊需要的網(wǎng)絡(luò )協(xié)議棧。因為和欣操作系統提供了高效的進(jìn)程上下文切換功能和進(jìn)程間通信，所以整個(gè)網(wǎng)絡(luò )協(xié)議棧作為一個(gè)用戶(hù)態(tài)進(jìn)程提供服務(wù)。使用前先創(chuàng )建網(wǎng)絡(luò )構件實(shí)例，然后向操作系統注冊服務(wù)。此后用戶(hù)就可以使用網(wǎng)絡(luò )編程接口了。如果用戶(hù)對網(wǎng)絡(luò )協(xié)議棧有更高的效率要求，則可以將該協(xié)議棧加載到內核態(tài)。