摘要：為了讓Windows下的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)快速發(fā)送與接收，提高實(shí)時(shí)性能，采用對(duì)Windows TCP／IP協(xié)議棧進(jìn)行一種簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，通過(guò)利用Windows提供的用戶(hù)與設(shè)備對(duì)象的交互，減少Windows從用戶(hù)態(tài)到內(nèi)核態(tài)的分層，對(duì)Socket層進(jìn)行簡(jiǎn)單的封裝，并且利用零拷貝技術(shù)減少數(shù)據(jù)的拷貝次數(shù)以及設(shè)置多級(jí)優(yōu)先級(jí)隊(duì)列使數(shù)據(jù)按照優(yōu)先級(jí)發(fā)送，從而使數(shù)據(jù)達(dá)到快速發(fā)送和接收的目的。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了這種方法能達(dá)到預(yù)期效果。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)；協(xié)議驅(qū)動(dòng)；TCP／IP；零拷貝；優(yōu)先級(jí)隊(duì)列

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，對(duì)信息傳遞的速度及對(duì)大信息量的傳輸都有進(jìn)一步需求，在這樣的情況下，無(wú)論是對(duì)于硬件要求還是軟件方面的要求都在提升。而在相同的硬件條件下，如何提高通信的速度、實(shí)時(shí)性能，軟件的優(yōu)劣在很大程度上影響著這些方面。由于Windo ws的廣泛使用和其方便完善的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的支持，針對(duì)Windows的網(wǎng)絡(luò)開(kāi)發(fā)不斷增加，然而由于Windows系統(tǒng)為了包容多種協(xié)議以及Windows分層驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)從用戶(hù)應(yīng)用程序到網(wǎng)卡經(jīng)過(guò)的驅(qū)動(dòng)層數(shù)很多，勢(shì)必導(dǎo)致數(shù)據(jù)的延遲增加，這對(duì)那些要求通信實(shí)時(shí)性能較高的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是無(wú)法容忍的。所以研究Windows網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)，對(duì)TCP／IP協(xié)議棧進(jìn)行優(yōu)化，使之適合于對(duì)于特定要求的系統(tǒng)，有很重要的研究意義和價(jià)值。

1 Windows網(wǎng)絡(luò)的多層結(jié)構(gòu)

如圖1所示，標(biāo)準(zhǔn)的Windows網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的最底層是網(wǎng)卡，網(wǎng)卡通過(guò)NDIS與網(wǎng)卡(NIC)驅(qū)動(dòng)程序通信，網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)程序又通過(guò)NDIS與協(xié)議驅(qū)動(dòng)程序通信。在NIC驅(qū)動(dòng)程序和協(xié)議驅(qū)動(dòng)程序之間還可以插進(jìn)去一個(gè)中間驅(qū)動(dòng)程序。在協(xié)議驅(qū)動(dòng)程序的上邊，是內(nèi)核模式TDI客戶(hù)驅(qū)動(dòng)程序，通過(guò)TDI接口同協(xié)議驅(qū)動(dòng)程序交互。再往上，則是用戶(hù)模式的動(dòng)態(tài)連接庫(kù)(提供WIN32 NETAPI)及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序。

從圖1中可以看出，用戶(hù)層編寫(xiě)網(wǎng)絡(luò)程序與其他主機(jī)進(jìn)行通信，發(fā)送數(shù)據(jù)需要經(jīng)過(guò)Sockets接口，TDI客戶(hù)，TDI傳輸驅(qū)動(dòng)接口，MDIS協(xié)議驅(qū)動(dòng)(TCP／IP協(xié)議棧)，NIC驅(qū)動(dòng)程序，網(wǎng)卡，可以看出數(shù)據(jù)從用戶(hù)提交給網(wǎng)卡的分層很多，Windows操作系統(tǒng)利用這種分層設(shè)計(jì)的方法，有諸多好處，開(kāi)發(fā)人員可以只關(guān)注整個(gè)結(jié)構(gòu)中的某一層；分層可以降低層與層之間的依賴(lài)，既可以良好地保證未來(lái)的可擴(kuò)展，在復(fù)用性上也是很好的優(yōu)勢(shì)。但是分層結(jié)構(gòu)也不可避免具有一些缺陷，一方面，分層過(guò)多會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)性能的下降，因?yàn)椴徊捎梅謱咏Y(jié)構(gòu)，很多業(yè)務(wù)可以直接造訪數(shù)據(jù)庫(kù)，以此獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)，如今卻必須通過(guò)中間層來(lái)完成，其中需要處理數(shù)據(jù)通過(guò)各層的信息等操作，這些都降低了系統(tǒng)性能；另一方面是數(shù)據(jù)的拷貝次數(shù)增多，數(shù)據(jù)拷貝操作不單需要占用CPU時(shí)間片，同時(shí)也需要占用額外的內(nèi)存帶寬，這就增加了系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)。這些消耗都會(huì)造成數(shù)據(jù)的時(shí)間延遲增加，這對(duì)于那些對(duì)實(shí)時(shí)性能有特別要求的而又需要利用Windows平臺(tái)的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，這是很難容忍的。

2 對(duì)Windows TCP／IP協(xié)議棧的簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)

由于Windows網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分層較多，導(dǎo)致系統(tǒng)性能下降，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性能得不到體現(xiàn)，一種策略是簡(jiǎn)化現(xiàn)今Windows TCP／IP協(xié)議棧，減少分層；另一方面，利用零拷貝技術(shù)減少拷貝次數(shù)，減少系統(tǒng)性能消耗；可以采用多級(jí)優(yōu)先級(jí)隊(duì)列，讓優(yōu)先級(jí)較高的數(shù)據(jù)比優(yōu)先級(jí)低的數(shù)據(jù)優(yōu)先發(fā)送的基本策略，采用適當(dāng)?shù)恼{(diào)度算法進(jìn)行處理。通過(guò)這幾個(gè)方面的改進(jìn)，可以一定程度上彌補(bǔ)Windows系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信延遲較大的缺陷。

如圖2所示，第1層為用戶(hù)應(yīng)用層；第2層是協(xié)議驅(qū)動(dòng)，里面包括簡(jiǎn)化了的TCP／IP協(xié)議棧，只保留TCP，UDP，ARP，ICMP協(xié)議，并且對(duì)Wind ows中的AFD驅(qū)動(dòng)模塊簡(jiǎn)化，一些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等就存放在設(shè)備擴(kuò)展中；第3層是網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)，第4層就是具體收發(fā)數(shù)據(jù)的網(wǎng)卡。在這幾層里面第2層是最關(guān)鍵的部分，下面就具體如何設(shè)計(jì)進(jìn)行比較詳細(xì)的介紹。

2．1 采用零拷貝技術(shù)

簡(jiǎn)單一點(diǎn)來(lái)說(shuō)．零拷貝就是一種避免CPU將數(shù)據(jù)從一塊存儲(chǔ)拷貝到另外一塊存儲(chǔ)的技術(shù)。零拷貝技術(shù)可以減少數(shù)據(jù)拷貝和共享總線操作的次數(shù)，消除傳輸數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)器之間不必要的中間拷貝次數(shù)，從而有效地提高數(shù)據(jù)傳輸效率。而且，零拷貝技術(shù)減少了用戶(hù)應(yīng)用程序地址空間和操作系統(tǒng)內(nèi)核地址空間之間因?yàn)樯舷挛那袚Q而帶來(lái)的開(kāi)銷(xiāo)。在本文中對(duì)于TCP／IP協(xié)議棧，采用零拷貝技術(shù)，避免操作系統(tǒng)內(nèi)核緩沖區(qū)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)拷貝操作，可以大大提高系統(tǒng)性能。

在接收發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，用NDIS中的NDIS_PACKET包描述符，包描述符中包含了數(shù)據(jù)包的總長(zhǎng)度，指向第一個(gè)緩沖描述符NDIS_BUFFER的指針，緩沖描述符NDIS_BUFFER里面的Start Virtual Address才是指向真正的數(shù)據(jù)所在的首地址以及包含了此緩沖中的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。利用這個(gè)NDIS_PACKET包描述符，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)需對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行拷貝，只要獲得包描述符即可。

當(dāng)用戶(hù)數(shù)據(jù)提交給內(nèi)核緩沖區(qū)時(shí)，采用直接I／O的方式，在內(nèi)核中需要分配一個(gè)包首部的大小，用于TCP／IP協(xié)議層加上各層的首部，并且把該首部地址以及用戶(hù)緩沖區(qū)地址用NDIS_PACKET包描述符封裝。當(dāng)發(fā)包線程把NDIS_PACKET包提交給協(xié)議棧處理時(shí)，不需要把包描述符中的數(shù)據(jù)拷貝到新的緩沖區(qū)中，可以直接利用NDIS提供的函數(shù)得到數(shù)據(jù)的首地址，以及數(shù)據(jù)包的總長(zhǎng)度等。在協(xié)議棧中添加上各層首部以及其他操作后，就可以調(diào)用發(fā)包函數(shù)把NDIS_PACKET包描述符提交給網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)，網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)通過(guò)DMA把數(shù)據(jù)傳送到網(wǎng)卡環(huán)形緩沖區(qū)中，再由網(wǎng)卡發(fā)送出去。

反之，在收包時(shí)，網(wǎng)卡通過(guò)DMA把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絻?nèi)核緩沖區(qū)中，網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)程序中依然用包描述符來(lái)指明數(shù)據(jù)的地址，大小等信息。在收包處理線程中，對(duì)數(shù)據(jù)包的拆包等操作，同樣的不需要拷貝到新的緩沖區(qū)中，利用包描述符提供的包地址，大小等信息進(jìn)行處理即可。

2．2 設(shè)置多級(jí)優(yōu)先級(jí)隊(duì)列

在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸中，由于有些緊急數(shù)據(jù)希望盡快發(fā)送出去提交給目的主機(jī)，而曰前的Windows系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)傳輸機(jī)制并沒(méi)有提供這樣的功能?？梢酝ㄟ^(guò)采用多級(jí)優(yōu)先級(jí)隊(duì)列的方式來(lái)達(dá)到一定的實(shí)時(shí)效果，比如對(duì)于緊急數(shù)據(jù)，可以設(shè)置最高優(yōu)先級(jí)值，而一般數(shù)據(jù)就可以設(shè)置最低優(yōu)先級(jí)值。在用戶(hù)應(yīng)用程序中，對(duì)發(fā)送函數(shù)進(jìn)行封裝，新的發(fā)送函數(shù)有個(gè)優(yōu)先級(jí)參數(shù)，通過(guò)指明優(yōu)先級(jí)參數(shù)值靈活處理數(shù)據(jù)，當(dāng)提交給內(nèi)核時(shí)，就按照優(yōu)先級(jí)值放到相對(duì)應(yīng)的優(yōu)先級(jí)隊(duì)列中。相應(yīng)的在內(nèi)核收包、發(fā)包緩沖區(qū)中，設(shè)置多級(jí)優(yōu)先級(jí)隊(duì)列，按照多級(jí)反饋隊(duì)列調(diào)度算法進(jìn)行處理，每個(gè)隊(duì)列的優(yōu)先級(jí)不同，并且每個(gè)隊(duì)列的被處理的時(shí)間不同，各個(gè)隊(duì)列的時(shí)間片是隨著優(yōu)先級(jí)的減少而增加的，優(yōu)先級(jí)越高的隊(duì)列中它的被線程處理的時(shí)間也就越短。比如緊急數(shù)據(jù)放到最高優(yōu)先級(jí)隊(duì)列中，遲緩的數(shù)據(jù)可以放到最低優(yōu)先級(jí)隊(duì)列中，在內(nèi)核的發(fā)包線程中，首先判斷最高優(yōu)先級(jí)隊(duì)列是否為空，不為空則優(yōu)先發(fā)送該隊(duì)列中的數(shù)據(jù)包，當(dāng)該隊(duì)列的時(shí)間用完，如果該隊(duì)列還有包沒(méi)有處理完，則把這些包鏈接到低一級(jí)的隊(duì)列尾部，然后判斷低一級(jí)優(yōu)先級(jí)隊(duì)列是否為空，重復(fù)以上的操作依次進(jìn)行下去，當(dāng)對(duì)最低優(yōu)先級(jí)隊(duì)列處理完后，再循環(huán)處理。如果線程在處理第i隊(duì)列的數(shù)據(jù)時(shí)，這時(shí)候有新的用戶(hù)數(shù)據(jù)進(jìn)入到比i隊(duì)列優(yōu)先級(jí)高的j隊(duì)列中，則線程處理完該數(shù)據(jù)就立即去處理j隊(duì)列，這個(gè)可以用一個(gè)掩碼mask，每一位標(biāo)識(shí)一個(gè)隊(duì)列，當(dāng)隊(duì)列不為空，則該標(biāo)識(shí)位置為1，否則置為0。

2．3 封裝Socket層

創(chuàng)建Socket套接字，就是打開(kāi)設(shè)備對(duì)象(第一次是創(chuàng)建，之后就是打開(kāi))，而打開(kāi)設(shè)備對(duì)象就會(huì)創(chuàng)建一個(gè)內(nèi)核文件對(duì)象，這個(gè)內(nèi)核文件對(duì)象其實(shí)就可以映射創(chuàng)建的Socket套接字。對(duì)于打開(kāi)設(shè)備對(duì)象，就可以用CreateFile()函數(shù)，并且把返回的句柄定義為Socekt句柄，之后的操作就可以直接用這個(gè)Socket句柄進(jìn)行操作，如send()函數(shù)，可以用WriteFile()函數(shù)封裝實(shí)現(xiàn)；Receive()函數(shù)可以用ReadFile()函數(shù)封裝實(shí)現(xiàn)；bind()函數(shù)、setsockopt()函數(shù)、getsockopt()函數(shù)都可以通過(guò)DeviceIoControl()函數(shù)封裝實(shí)現(xiàn)。為了真正實(shí)現(xiàn)打開(kāi)設(shè)備等操作，需要在協(xié)議驅(qū)動(dòng)程序中塒各個(gè)用戶(hù)應(yīng)用程序下達(dá)的IRP請(qǐng)求進(jìn)行響應(yīng)，用派遣函數(shù)就可以實(shí)現(xiàn)。在圖2中，用戶(hù)程序可以通過(guò)新封裝好的Socket層，使用原來(lái)同樣的Socket編程語(yǔ)句，這樣使用戶(hù)使用起來(lái)感覺(jué)沒(méi)有差別，對(duì)用戶(hù)是透明的。

2．4 協(xié)議驅(qū)動(dòng)

在應(yīng)用程序中，對(duì)同一個(gè)線程環(huán)境下的文件句柄的讀，寫(xiě)等，映射到內(nèi)核中的IRP I／O堆棧的內(nèi)核文件對(duì)象File()bject是同一個(gè)File()bject，這樣可以用內(nèi)核文件對(duì)象作為紐帶作用。在協(xié)議驅(qū)動(dòng)的設(shè)備擴(kuò)展NDISPROT_OPEN_CONTEXT結(jié)構(gòu)體內(nèi)，建立一個(gè)File Port鏈表，如圖3所示。鏈表的每個(gè)節(jié)點(diǎn)包含有內(nèi)核文件對(duì)象、接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)、發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)、端口號(hào)、接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)大小、發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)大小等兒部分。內(nèi)核文件對(duì)象用來(lái)標(biāo)識(shí)是哪一個(gè)用戶(hù)Socket句柄；接收、發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)用來(lái)存放Socket的接收、發(fā)送的數(shù)據(jù)；端口號(hào)的作用是讓網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包可以知道提交到哪個(gè)內(nèi)核文件對(duì)象下的接收緩沖區(qū)；接收、發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)大小指明接收、發(fā)送緩沖區(qū)最大的長(zhǎng)度。如果緩沖區(qū)隊(duì)列滿(mǎn)，而這時(shí)候又有數(shù)據(jù)過(guò)來(lái)，則該數(shù)據(jù)應(yīng)被丟棄。在協(xié)議驅(qū)動(dòng)程序里面，利用這個(gè)FilePort鏈表，可以實(shí)現(xiàn)收發(fā)數(shù)據(jù)，設(shè)置接收、發(fā)送緩沖區(qū)的大小等操作。

需要注意的是在NDISPROT_OPEN_CONTEXT結(jié)構(gòu)體內(nèi)，需創(chuàng)建一個(gè)NPROT_LOCK類(lèi)型的鎖，用來(lái)對(duì)FilePort鏈表進(jìn)行互斥訪問(wèn)。

2．4．1 端口號(hào)的綁定

在協(xié)議驅(qū)動(dòng)設(shè)備擴(kuò)展中需要建立一張表，里面存放已默認(rèn)分配的端口號(hào)以及用戶(hù)綁定的端口號(hào)，端口號(hào)是從小到大按序排列，表的作用是當(dāng)用戶(hù)應(yīng)用程序綁定端口號(hào)操作時(shí)，首先會(huì)通過(guò)二叉查找法查找這張表，看該端口號(hào)是否存放在該表中，如果找到，則要返回給應(yīng)用程序綁定失敗，如果沒(méi)有找到，則把該端口號(hào)插入到適當(dāng)位置，并返回給應(yīng)用程序綁定成功。用戶(hù)應(yīng)用程序通過(guò)調(diào)用bind()函數(shù)實(shí)現(xiàn)綁定Socket套接字，其含義就是用端口號(hào)來(lái)惟一標(biāo)識(shí)用戶(hù)線程下的Socket，讓網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包提交給正確的Socket，在bind函數(shù)里面可以通過(guò)封裝DeviceIo Control函數(shù)調(diào)用來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2．4．2 發(fā)送數(shù)據(jù)過(guò)程

用戶(hù)應(yīng)用程序發(fā)送的IRP寫(xiě)請(qǐng)求(WriteFile()函數(shù))，傳遞到協(xié)議驅(qū)動(dòng)程序后，調(diào)用派遣函數(shù)NdisProtWrite，通過(guò)IRP I／O堆棧里面的內(nèi)核文件對(duì)象循環(huán)遍歷FilePort鏈表找到對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)，然后把用戶(hù)應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)通過(guò)緩沖區(qū)讀寫(xiě)設(shè)備的方式拷貝到NDISPROT_OPEN_CONTEXT結(jié)構(gòu)的相應(yīng)的Priority SendQueue優(yōu)先級(jí)隊(duì)列中。如圖3所示，發(fā)包線程的工作主要有，從Priority SendQueue優(yōu)先級(jí)隊(duì)列中提取數(shù)據(jù)，如何提取按照多級(jí)反饋隊(duì)列調(diào)度算法處理，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)化的TCP／IP協(xié)議棧，然后再調(diào)用NdisSendPackets函數(shù)發(fā)送給網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)程序。在TCP／IP協(xié)議棧中，把該數(shù)據(jù)的優(yōu)先級(jí)值賦值給IP首部的服務(wù)類(lèi)型(TOS)字段中，使收包的時(shí)候根據(jù)此字段的優(yōu)先級(jí)值把包放進(jìn)相應(yīng)的收包優(yōu)先級(jí)隊(duì)列中。

2．4．3 接收數(shù)據(jù)過(guò)程

協(xié)議驅(qū)動(dòng)從網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)程序接收網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包，這些數(shù)據(jù)包是打包封裝好的，首先存放在NDISPROT_OPEN_CONTEXT結(jié)構(gòu)的收包優(yōu)先級(jí)隊(duì)列Pri ority RecvQueue中，這樣可以接收到高速上傳過(guò)來(lái)的底層數(shù)據(jù)。如圖3所示，需要建立一個(gè)收包處理線程，它的主要工作是，從收包優(yōu)先級(jí)隊(duì)列提取數(shù)據(jù)，具體算法根據(jù)上面的多級(jí)反饋隊(duì)列調(diào)度算法，然后經(jīng)由TCP／IP協(xié)議棧的處理，如果是UDP，TCP的數(shù)據(jù)包則通過(guò)包的目的端口號(hào)，遍歷FilePort鏈表找到對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)，然后把剩下的凈數(shù)據(jù)提交給節(jié)點(diǎn)(目標(biāo)Socket)的收包緩沖區(qū)中。值得注意的是，因?yàn)镹DIS封裝數(shù)據(jù)用的是NDIS_PACKET結(jié)構(gòu)，NDIS_PACKET結(jié)構(gòu)里面包含一個(gè)NDIS_BUFFER結(jié)構(gòu)的鏈表，在每個(gè)NDIS_BUFFER里面才真正指向數(shù)據(jù)的首地址，這里說(shuō)的提交，并沒(méi)有拷貝數(shù)據(jù)，只是把凈數(shù)據(jù)的首地址再次鏈接到FilePort鏈表中。當(dāng)用戶(hù)應(yīng)用程序通過(guò)Receive()函數(shù)接收數(shù)據(jù)的時(shí)候，會(huì)調(diào)用ReadFile()函數(shù)，發(fā)出讀IRP請(qǐng)求，IRP到達(dá)協(xié)議驅(qū)動(dòng)后，調(diào)用NdisProtRead()派遣函數(shù)處理，NdisProtRead()會(huì)通過(guò)IRP I／O堆棧里面的內(nèi)核文件對(duì)象，遍歷FilePort鏈表，找到相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)，再把節(jié)點(diǎn)接收緩沖區(qū)里面的數(shù)據(jù)拷貝到用戶(hù)緩沖區(qū)里面。

3 測(cè)試與分析

3．1 測(cè)試環(huán)境和方法

測(cè)試時(shí)，使用2臺(tái)主機(jī)分別作為客戶(hù)機(jī)和服務(wù)器。硬件和操作系統(tǒng)都是相同的配置，操作系統(tǒng)是Microsoft Windows XP Professional Service Pack 3，Pentium(R)Dual-Core CPU，主頻2．70 GHZ，內(nèi)存2 GB，網(wǎng)卡Realtek RTL8102E／RTL8103E，交換機(jī)為朗訊Lucent Cajun P116T。測(cè)試的主要目的是分析簡(jiǎn)化后的網(wǎng)絡(luò)相對(duì)于原來(lái)系統(tǒng)而言，在通訊延遲方面有何改進(jìn)。測(cè)試的方法采用如下方案：在局域網(wǎng)內(nèi)，采用UDP數(shù)據(jù)報(bào)進(jìn)行通信測(cè)試，從客戶(hù)機(jī)向服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為300 B，即ping-pong測(cè)試，客戶(hù)端取1 000次的往返時(shí)間作為測(cè)試參數(shù)，對(duì)沒(méi)有簡(jiǎn)化TCP／IP協(xié)議棧之前的客戶(hù)端與簡(jiǎn)化之后的客戶(hù)端進(jìn)行相同的測(cè)試，記錄次數(shù)15次。

3．2 結(jié)果分析

從圖4中可以看出，經(jīng)過(guò)對(duì)協(xié)議棧簡(jiǎn)化后，傳輸時(shí)間明顯大大減少。經(jīng)計(jì)算，簡(jiǎn)化前平均耗時(shí)1．241 s，而簡(jiǎn)化后的平均耗時(shí)為0．072 s，減少了94．198％，簡(jiǎn)化前耗時(shí)的樣本標(biāo)準(zhǔn)差為0．038 2，簡(jiǎn)化后耗時(shí)的樣本標(biāo)準(zhǔn)差為0．004 9，顯然簡(jiǎn)化后的穩(wěn)定性要更好。測(cè)試結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)化后的這種設(shè)計(jì)，耗時(shí)和穩(wěn)定性能都能到達(dá)很好的效果。

4 結(jié)語(yǔ)

本文討論了一種簡(jiǎn)化現(xiàn)有的Windows系統(tǒng)TCP／IP協(xié)議棧的一種方法，減少了驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)層次，使用戶(hù)應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)能較快提交給協(xié)議驅(qū)動(dòng)程序，協(xié)議驅(qū)動(dòng)程序通過(guò)封裝Socket，并且設(shè)置多級(jí)優(yōu)先級(jí)隊(duì)列以及采用零拷貝技術(shù)。通過(guò)這些技術(shù)的使用，能使數(shù)據(jù)提交給網(wǎng)卡的系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)減少，使數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)間延遲減少，能滿(mǎn)足一定的實(shí)時(shí)性能需求。