¿Cuál es la mejor manera de manejar buffers grandes en una pila de protocolos en capas?

Question

Estoy trabajando en una pila de protocolos simple para un pequeño sistema integrado (multidrop, tipo de cosas rs485). En esta pila, los modelos losely después de capas OSI:

1. de aplicación
2. Red
3. Datalink
4. física (controlador serie)

Cada capa tiene su propia parte de cabecera/pie de página que se envuelve la carga útil de la capa superior.

Usaré mi propio grupo de búferes de bloques de tamaño fijo asignados estáticamente para almacenar los paquetes binarios. (No malloc/gratis en esta aplicación)

En otras API he visto que los datos generalmente se pasan como un puntero de const con una longitud asociada. De esta manera, los datos necesitarían una operación de copia en cada capa, ya que la carga útil de la capa anterior se coloca en un búfer recién asignado para la capa actual.

Para una pila de tres capas esto sería de 2 operaciones de copia y 3 búferes asignados.

¿Hay una mejor manera de hacer esto y aún mantener una separación limpia de las capas de protocolo?

Para anclar mejor la discusión, digamos que los paquetes son típicamente alrededor de 2k y el procesador es un micro pequeño de 8 bits que se ejecuta a 8Mhz.

Answer 1

podría evitar las copias haciendo que cada petición de la capa un búfer vacío de la capa inferior siguiente, en lugar de asignar uno mismo:

• capa de aplicación solicita búfer longitud LA de capa de red.
• La capa de red solicita la longitud del búfer LA + LN desde la capa de enlace de datos.
• Datalink Layer solicita la longitud del búfer LA + LN + LD desde la capa física.
• Capa física extrae un búfer del grupo de búferes.
• Capa física devuelve buffer + phdr_len a Datalink Layer.
• Datalink Layer devuelve buffer + phdr_len + dhdr_len a la Capa de red.
• Capa de red devuelve buffer + phdr_len + dhdr_len + nhdr_len a Capa de aplicación.
• La capa de aplicación completa los datos en el búfer proporcionado y llama a la capa de red para transmitir.
• La capa de red prepara el encabezado y llama a Datalink Layer para transmitir.
• Datalink Layer prepara el encabezado y llama a Physical Layer para transmitir.
• La Capa física prepara el encabezado y lo pasa al hardware.

Answer 2

En otras API he visto que los datos generalmente se pasan como un puntero de const con una longitud asociada. De esta manera, los datos necesitarían una operación de copia en cada capa, ya que la carga útil de la capa anterior se coloca en un búfer recién asignado para la capa actual.

Supongo que está dando un ejemplo de una API para un búfer de transmisión.

Creo que puede mantener la misma API, si agrega la restricción de que quien invoque esta API no puede usar o tocar ese búfer nuevamente hasta que reciba una notificación subsiguiente de que la operación de transmisión se ha completado: para invocar la API está transfiriendo implícitamente la propiedad de ese búfer.

Answer 3

Crear una estructura de búfer. Con el conocimiento del tamaño máximo en la capa inferior, asigne suficiente espacio de memoria intermedia en la capa superior para anteponer cada capa sucesiva a medida que desciende por la pila. Cada capa mueve el puntero en la estructura del búfer a medida que se agrega una capa.

En la capa inferior, el inicio del búfer se registra en el puntero de la estructura del búfer. Los datos que se enviarán están en un buffer contiguo. No se copiaron datos en cada capa.

Yendo de abajo hacia arriba se despegan las capas dentro de la estructura de la memoria intermedia.