基于和欣嵌入式操作系統(tǒng)的構(gòu)件化網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧

　　CAR構(gòu)件技術(shù)是在總結(jié)面向?qū)ο缶幊?、面向?gòu)件編程技術(shù)的發(fā)展歷史和經(jīng)驗的基礎(chǔ)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(yīng)用軟件開發(fā)而發(fā)明的。CAR(Component Assembly Runtime)構(gòu)件技術(shù)定義了一套網(wǎng)絡(luò)編程時代的構(gòu)件編程模型和編程規(guī)范，它規(guī)定了一組構(gòu)件間相互調(diào)用的標準，使二進制構(gòu)件可自描述并能夠在運行時動態(tài)鏈接。

CAR構(gòu)件技術(shù)通過二進制的封裝及動態(tài)鏈接技術(shù)解決軟件的動態(tài)升級和軟件的動態(tài)替換問題。面向構(gòu)件技術(shù)對一組類的組合進行封裝，并代表完成一個或多個功能的特定服務(wù)，同時為用戶提供多個接口。整個構(gòu)件隱藏了具體的實現(xiàn)，只用接口提供服務(wù)。這樣，在不同層次上，構(gòu)件均可以將底層多個邏輯組合成高層次上粒度更大的新構(gòu)件。構(gòu)件之間通過約定的接口進行數(shù)據(jù)交換和信息傳遞，構(gòu)件的位置相互透明，可以在同一個或不同的用戶進程空間、不同的機器甚至不同的構(gòu)件上用不同的語言編寫，只要其符合事先約定的構(gòu)件規(guī)范。

2 和欣操作系統(tǒng)上的TCP/IP協(xié)議棧的特點與實現(xiàn)

2.1 和欣嵌入式操作系統(tǒng)上TCP/IP協(xié)議棧的特點

由于嵌入式系統(tǒng)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)議的嵌入式實現(xiàn)與其在通用操作系統(tǒng)中的實現(xiàn)有很大不同。首先，由于嵌入式處理器的時鐘頻率低，地址、數(shù)據(jù)總線窄，導致嵌入式系統(tǒng)對一個通用IP 包的處理要花費更多的處理機時間，從而影響其他任務(wù)的執(zhí)行。因此需要對龐大復雜的TCP/IP協(xié)議棧進行裁剪，使之具有簡單、高效的特點。同時在設(shè)計嵌入式TCP/IP協(xié)議棧時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間盡可能短；同時把那些無實時性要求和費時的工作移到主程序中執(zhí)行，從而保證協(xié)議的正確執(zhí)行。具體來說，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)查詢方式，在其他中斷任務(wù)的執(zhí)行間隙處理TCP/IP協(xié)議，以犧牲系統(tǒng)的響應(yīng)時間換取系統(tǒng)的可靠性。再者由于嵌入式系統(tǒng)的存儲空間有限，一般情況下只能開辟幾KB字節(jié)的緩存區(qū)接收數(shù)據(jù)包，并且其存儲空間固定，不是動態(tài)分配的。因此，在遇到大數(shù)據(jù)包時就會出現(xiàn)緩沖區(qū)溢出的錯誤。通常，嵌入式系統(tǒng)接收的數(shù)據(jù)包類型僅為系統(tǒng)狀態(tài)配置包、控制動作命令包、通信控制包等，這些包容量較小。由實時數(shù)據(jù)或網(wǎng)頁向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的數(shù)據(jù)包比較長，但可以通過設(shè)計格式加以控制。

和欣操作系統(tǒng)是基于微內(nèi)核的操作系統(tǒng)，其上的TCP/IP協(xié)議棧既可以運行在用戶態(tài)，也可以運行在內(nèi)核態(tài)，具有通用接口和方便的框架，方便用戶開發(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(tǒng)提供了高效的進程上下文切換功能和進程間通信，所以整個網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧作為一個用戶態(tài)進程提供服務(wù)。使用前先創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)構(gòu)件實例，然后向操作系統(tǒng)注冊服務(wù)。此后用戶就可以使用網(wǎng)絡(luò)編程接口了。如果用戶對網(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(nèi)核態(tài)。