軟件工程畢業(yè)設(shè)計(jì)論文-基于無(wú)線控制器的接口管理

企 業(yè)指導(dǎo)教師姓名職稱 題 （中、英文） 目 基于無(wú)線控制器的接口管理 on m 作者姓名 X 教授 軟件工程 提交論文日期 二 二月 級(jí)工程師 學(xué)校指導(dǎo)教師姓名職稱 工程領(lǐng)域 企業(yè)指導(dǎo)教師姓名職稱 摘要 隨著無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，有線網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的融合必將成為一種趨勢(shì)，新型的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的產(chǎn)生也將成為一種必然，有線無(wú)線一體化交換機(jī)就是這種設(shè)想的實(shí)現(xiàn)。接口管理作為交換機(jī)設(shè)計(jì)中的重要軟件組成部分，它在交換機(jī)中抽象底層的硬件驅(qū)動(dòng)，定義完備的接口，給上層管理提供接口，是交換機(jī)軟件開發(fā)的主要內(nèi)容，對(duì)于交換機(jī)的軟硬件的管理和交換性能具有十分重要的意義。 本文以某公司的 線無(wú)線一體化企業(yè)級(jí)交換機(jī)項(xiàng)目為背景，深入研究了 公司的接口管理設(shè)計(jì)模式，提出了自己的設(shè)計(jì)方案?；诮粨Q機(jī)的 現(xiàn)交換機(jī)的二層接口、三層接口、協(xié)議接口以及各種特性接口的定義，運(yùn)用 間的關(guān)系使接口之間相關(guān)聯(lián)。實(shí)現(xiàn)虛擬網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)以支持三層接口，完成交換機(jī)網(wǎng)關(guān)功能。添加 路由信息學(xué)習(xí)管理模塊，保證網(wǎng)絡(luò)安全和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的高效、暢通。最終根據(jù)定義的接口實(shí)現(xiàn)命令行的配置功能。 關(guān)鍵 詞 ： 接口管理 無(wú)線控制器 網(wǎng)絡(luò) of of a it is a as As an of s a s, s s my in a of of of s by RP so we s of s of to of 錄 第一章 緒論 . 1 目背景 . 1 目來(lái)源 . 2 目其間主要完成任務(wù)的工作 . 4 節(jié)安排 . 4 第二章 相關(guān)技術(shù)背景 . 7 P 及 P 協(xié)議棧 . 7 動(dòng) . 9 源項(xiàng)目 . 13 由管理之 . 13 輯總線之 . 14 第三章 無(wú)線控制器體系結(jié)構(gòu) . 17 線控制器的功能 . 17 線控制器的體系結(jié)構(gòu) . 18 能體系結(jié)構(gòu)模塊 . 18 理體系結(jié)構(gòu)模塊 . 20 第四章 接口管 理需求分析 . 23 口管理概念 . 23 口管理需求 . 24 口管理建模 . 27 第五章 接口管理設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) . 31 件模塊設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) . 31 于接口的應(yīng)用層設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) . 34 令行模塊設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) . 34 議模塊設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) . 36 口底層驅(qū)動(dòng)模塊設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) . 39 擬網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)模塊設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) . 39 換芯片驅(qū)動(dòng)模塊設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) . 47 口管理設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) . 48 口 . 48 口 . 55 于接口的 習(xí) . 60 口管理測(cè)試 .六章 結(jié)束語(yǔ) .文總結(jié) .作展望 .謝 .考文獻(xiàn) . 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 第一章 緒論 1 第一章 緒論 目背景 上世紀(jì)九十年代以來(lái)，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)突飛猛進(jìn)。我國(guó)的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，包括企業(yè)網(wǎng)和廣域網(wǎng)絡(luò)，都實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)同期也得到廣泛應(yīng)用和發(fā)展。近兩年來(lái)，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)有越來(lái)越加快發(fā)展的趨勢(shì)。 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)自誕生以來(lái)，表現(xiàn)了其獨(dú) 特靈活性、便利性及高效率的特點(diǎn)。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的初步應(yīng)用，可以追溯到第二次世界大戰(zhàn)期間，美國(guó)陸軍采用無(wú)線電信號(hào)作資料傳輸。 1971 年，夏威夷大學(xué)的研究員創(chuàng)造了第一個(gè)被稱作 無(wú)線電通信網(wǎng)絡(luò)。無(wú)線局域網(wǎng) (用無(wú)線通信技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)電纜網(wǎng)絡(luò)。上世紀(jì) 90年代初，無(wú)限局域網(wǎng)絡(luò)設(shè)備相繼出現(xiàn)。以 900 5主要頻率。 1997 年 6 月，第一個(gè)無(wú)線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn) 1999 年 9 月 術(shù)標(biāo)準(zhǔn)正 式發(fā)布， 來(lái)了網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的一場(chǎng)“革命” 1。為無(wú)線局域網(wǎng)的物理層和 提供了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，為無(wú)線網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)迅速發(fā)展奠定基礎(chǔ)。 近年來(lái)，國(guó)際無(wú)線網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)發(fā)展迅速。據(jù)市場(chǎng)調(diào)查， 1998 年美國(guó)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的收入為 300 億美元，收入主要還是來(lái)源于移動(dòng)電話的無(wú)線語(yǔ)音服務(wù)。到 1999年美國(guó)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)服務(wù)的收入達(dá)到 6 億美元。預(yù)計(jì) 2003 年美國(guó)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)服務(wù)的收入可以達(dá)到 40 億美元。到了 2005 年美國(guó)的無(wú)線服務(wù)收入將達(dá)到 600 億美元，其中無(wú)線數(shù)據(jù)通信的收入達(dá)到 84 億美元，將增長(zhǎng) 14 倍。到 2006 年，全球無(wú) 線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的市場(chǎng)銷售額將達(dá)到 103 億美元。 2001 年全球無(wú)線上網(wǎng)人口總數(shù)已達(dá) 3900 萬(wàn)人，預(yù)計(jì)到 2005 年底可達(dá)到 人，并且全球?qū)⒂?36的上網(wǎng)人口通過(guò)無(wú)線電子設(shè)備上網(wǎng)。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用將持續(xù)高速發(fā)展。人們已經(jīng)不滿足原來(lái)的移動(dòng)電話服務(wù)的內(nèi)容，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的語(yǔ)音服務(wù)必然向數(shù)據(jù)服務(wù)發(fā)展。特別是信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用，移動(dòng)辦公和移動(dòng)商務(wù)的要求，也必然推動(dòng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的發(fā)展。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)充延伸了有線網(wǎng)絡(luò)，擴(kuò)大了網(wǎng)絡(luò)的覆蓋率和提高了網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用范圍 2。 到現(xiàn)在為止，無(wú)線局域網(wǎng)一般是由連接到接入點(diǎn)的客戶機(jī)構(gòu)成，而接入點(diǎn)要提供安全功能、管理功能和其他控制 網(wǎng)絡(luò) 無(wú)線部分所需的智能性。由此帶來(lái)的問題是，管理多個(gè)接入點(diǎn)，對(duì)于可能涉及幾百或幾千個(gè)接入點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)是一種無(wú)法應(yīng)付的局面。在這種情況下，一種新的產(chǎn)品 換機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。許多資深研究以太網(wǎng)技術(shù)及交換機(jī)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)公司正投入大量研究力量從事無(wú)線交換機(jī)的研發(fā) ，例如 等，這兩家公司都已有自己成熟的產(chǎn)品， 400 系列， 列，但這些都只停留在無(wú)線控制這一塊，而基于無(wú)線控制器的接口管理 2 沒有把有線和無(wú)線完整的融合起來(lái)。 無(wú)線交換所帶來(lái)的，不僅是提升無(wú) 線網(wǎng)絡(luò)的可管理性、安全性和部署能力，還降低了組網(wǎng)成本，由此成為無(wú)線局域網(wǎng)領(lǐng)域一種新的發(fā)展 趨勢(shì) 。 傳統(tǒng)的企業(yè)級(jí)無(wú)線局域網(wǎng)采用的是以太網(wǎng)交換機(jī)企業(yè)級(jí) 2 級(jí)模式，由 實(shí)現(xiàn)無(wú)線局域網(wǎng)和有線網(wǎng)絡(luò)之間的橋接工作。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線部分， 是以 中心的一片片覆蓋區(qū)域組合而成的。這些區(qū)域各自獨(dú)立工作， 為該區(qū)域的中心節(jié)點(diǎn)，承擔(dān)著數(shù)據(jù)的接收、轉(zhuǎn)發(fā)、過(guò)濾、加密，客戶端的接入、斷開、認(rèn)證等任務(wù)。所有的管理工作，比如 理和安全性設(shè)置，都必須針對(duì)每一臺(tái) 獨(dú)進(jìn)行。當(dāng)企業(yè)的無(wú)線局域網(wǎng)規(guī)模較大時(shí)，這就成了網(wǎng) 絡(luò)管理員相當(dāng)繁重的負(fù)擔(dān)。 新出現(xiàn)的無(wú)線交換機(jī)通過(guò)集中管理、簡(jiǎn)化 解決這個(gè)問題。在這種構(gòu)架中，無(wú)線交換機(jī)替代了原來(lái)二層交換機(jī)的位置，輕量級(jí) (也稱智能天線 )取代了原有的企業(yè)級(jí) 。通過(guò)這種方式，就可以在整個(gè)企業(yè)范圍內(nèi)把安全性、移動(dòng)性、 其他特性集中起來(lái)管理。 雖然無(wú)線交換機(jī)采用和普通交換機(jī)類似的方式與 現(xiàn)連接。但在 不將 轉(zhuǎn)換為以太幀，而是將其封裝進(jìn) 后通過(guò)專用隧道傳輸?shù)綗o(wú)線交換機(jī)。從 有線網(wǎng)的角度看，無(wú)線交換機(jī)加 輕量級(jí) 像是一臺(tái)伸展出很多外接天線的增強(qiáng)型 線交換機(jī)的優(yōu)勢(shì)，在于三個(gè)主要方面 ：更高的安全性，更低的 有效率的管理。 在新的 交換機(jī)之間的通信的隧道協(xié)議和管理協(xié)議（ 準(zhǔn)定制以后，不同廠家的無(wú)線交換機(jī)和 能通信的時(shí)代已成為過(guò)去， 市場(chǎng)中得到廣泛接受，減少了被迫鎖定于一個(gè)廠商，即只有將接入點(diǎn)與同一廠商的統(tǒng)設(shè)備共用，才能獲得最優(yōu)運(yùn)行效果的現(xiàn)象。 提供了一個(gè)開放標(biāo)準(zhǔn)解決方案，可在多廠商集中 構(gòu)上提供安全的第二層和 第三層網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。此外，憑借 三方廠商也可擁有一個(gè)用于部署應(yīng)用的通用架構(gòu)。無(wú)線交換機(jī)將會(huì)成為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備發(fā)展的主流。 目來(lái)源 本文作者實(shí)習(xí) 公司是業(yè)界唯一一個(gè)有線無(wú)線一體化寬帶網(wǎng)絡(luò)解決方案提供商。依托 它們 的產(chǎn)品，用戶可以基于單一平臺(tái)部署有線網(wǎng)絡(luò)、 絡(luò)及企業(yè)統(tǒng)一安全策略。 傳統(tǒng)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)中，有線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及管理系統(tǒng)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及管理系統(tǒng)、安全策略管理系統(tǒng)各自獨(dú)立，分別維護(hù)，不但增加了 員的負(fù)擔(dān)，而且大大增加了企業(yè)的 礎(chǔ)設(shè)施投資。傲天動(dòng)聯(lián)提供單一的有線無(wú)線一體化產(chǎn)品平臺(tái)和管第一章 緒論 3 理平臺(tái)， 用戶可以基于同一設(shè)備進(jìn)行 據(jù)和有線數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)策略控制以及進(jìn)行第七層安全策略部署，極大的簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)的部署和管理并大幅度節(jié)約網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施投資。 基于以上的市場(chǎng)需求，公司 率先推出了業(yè)界領(lǐng)先、完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的有線無(wú)線一體化解決方案，包括業(yè)界最高轉(zhuǎn)發(fā)性能和最具安全性的 列 高端一體化安全交換機(jī)、適用于中小型企業(yè)的 000 系列一體化安全交換機(jī)、具有零配置自愈合功能的 室外型 無(wú)線接入點(diǎn) 、 基于開放式安全平臺(tái)的作系統(tǒng)等，為客戶提供安全、高速、統(tǒng)一管理、易于部署的整網(wǎng)多業(yè)務(wù)解決 方案。 而接口管理正是交換機(jī)的核心功能，同樣有線無(wú)線一體化交換機(jī)也不例外。在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備生產(chǎn)公司中，接口都沒有十分統(tǒng)一的清晰定義，各有巧妙。但是從總體上說(shuō)，其內(nèi)容涵蓋了系統(tǒng)中所有底層硬件驅(qū)動(dòng)、上層應(yīng)用，是軟件層面上的 一系列 核心結(jié)構(gòu)體，主要目的是為了高效合理的管理交換機(jī)，并且以它為核心進(jìn)行軟件開發(fā)，擴(kuò)展功能，版本的移植。因此接口管理邏輯關(guān)系復(fù)雜，與系統(tǒng)軟硬件功能模塊緊密相關(guān)，也是中高端交換機(jī)管理方式的定義。不同的設(shè)計(jì)最終呈現(xiàn)給用戶的時(shí)候，有很大的差別，從 備配置文檔中就可見一斑。 從 配置手冊(cè) 4上可以看出， 接口定義最廣泛，因此也最混亂，接口太多。在 8540 配置文檔中可以看出，接口與路由有很大的關(guān)系，路由是把包從一個(gè)鏈路傳送到另外一個(gè)鏈路，而為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)過(guò)程，就要定義數(shù)據(jù)包從接受到發(fā)送這一過(guò)程的接口特征。接口特征包括 址，端口地址，數(shù)據(jù)封裝方法和介質(zhì)類型，這些所說(shuō)的只是其中的一部分?？梢钥闯?接口定義更像一個(gè)面向?qū)ο蟪绦蛑械念?，?dāng)然把它們定義成可以獨(dú)立出來(lái)的模式，可以很方便的把它們組織成一個(gè)樹形結(jié)構(gòu)，加快了包在三層交換機(jī)中的轉(zhuǎn)發(fā)速度。 司的接口管理 5相對(duì)要清晰一點(diǎn)，把接口的概念分層了，從物理層到鏈路層到網(wǎng)絡(luò)層，邏輯上的可以有好幾層接口，類似一個(gè)接口棧，完整的接口棧實(shí)現(xiàn)完整的報(bào)文從網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧最底層到頂層的處理過(guò)程。例如：用戶可以根據(jù)自己的需求配置 路的物理和邏輯特征或根據(jù)中心交換機(jī)和 路的物理和邏輯特點(diǎn)從網(wǎng)絡(luò)的下層核心傳出，這些物理和邏輯的特點(diǎn)就定義了一個(gè)接口。而接口的配置應(yīng)該從低到高合理的配置，比如：原來(lái)的配置是 行在，現(xiàn)在想改變?cè)瓉?lái)的模式， 運(yùn)行在 ， 行在 ，則就要先刪除 配置 后重新配置 能正確的運(yùn)行。從這些可以看出 司對(duì)接口定義比較嚴(yán)格。而接口的管理也更加的靈活。 在作者實(shí)習(xí)公司的有線無(wú)線一體化交換機(jī)中，接口管理吸收了 優(yōu)點(diǎn)，提出了自己相對(duì)簡(jiǎn)單但功能全面、靈活的接口管理方案。把接口基于無(wú)線控制器的接口管理 4 管理規(guī)劃入兩個(gè)主要的邏輯結(jié)構(gòu)中 ，用這兩個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)去定義各個(gè)接口功能。 目其間的主要工作 本次課題開發(fā)的內(nèi)容是根據(jù) 作者實(shí)習(xí)公司的產(chǎn)品 限線無(wú)線一體化交換機(jī)的研發(fā)而 來(lái)。這兩款新產(chǎn)品給用戶提供了無(wú)線網(wǎng)絡(luò)管理和有線網(wǎng)絡(luò)管理的一體化解決方案，最大化的減小了用戶的投資，并使用戶長(zhǎng)期受益。新產(chǎn)品在設(shè)計(jì)研發(fā)過(guò)程中遵守 802 等標(biāo)準(zhǔn) 。系統(tǒng)采用 構(gòu)， 進(jìn)行基于高速交換芯片的嵌入式開發(fā)。 將優(yōu)化 過(guò)的 一些相關(guān)理論方法應(yīng)用到實(shí)際開發(fā)過(guò)程中去，保障了系統(tǒng)性能、 特性的安全穩(wěn)定 。 本論文的研究?jī)?nèi)容是 實(shí)習(xí)公司 線無(wú)線一體化交換機(jī)的核心功能接口管理 模塊，本文作者主要完成以下幾個(gè)方面的工作： 1. 項(xiàng)目開始前期。閱讀有關(guān) P 協(xié)議書籍、 程書籍、線程管理和內(nèi)存管理書籍 ，硬件芯片文檔，產(chǎn)品設(shè)計(jì)架構(gòu)文檔， 了解國(guó)內(nèi) 三層交換機(jī) 框架的一些情況。閱讀 交換芯片的驅(qū)動(dòng)源代碼 。 2. 對(duì)產(chǎn)品硬件結(jié)構(gòu)進(jìn)行培訓(xùn)， 與 硬件 工程師一起 對(duì)交換芯片的硬件轉(zhuǎn)發(fā)能力進(jìn)行測(cè)試驗(yàn)證。 3. 與交換項(xiàng)目組的開發(fā)人員和軟件架構(gòu)工程師進(jìn)行接口管理方面的設(shè)計(jì)。 4. 完成接口管理的基礎(chǔ)， 擬網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)、編碼、測(cè)試。 5. 完成 融合，為上層管理提供相應(yīng)的接口。 6. 實(shí)現(xiàn) 由學(xué)習(xí)的軟硬件控制，以及一些特色功能接口。 7. 調(diào)試報(bào)文收發(fā)流程的性能。 節(jié)安排 論文主要介 紹了研究和實(shí)現(xiàn) 基于無(wú)線控制器的接口管理 。 第一章：緒論 本章介紹了論文研究背景、 來(lái)源 和組織安排。 第二章： 相關(guān)技術(shù)背景 本章介紹了 交換機(jī)軟件開發(fā)中與接口管理相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)。 首先介紹了 接著對(duì) 動(dòng)做了總結(jié) ， 最后對(duì)公司使用的兩個(gè)開源軟件 行簡(jiǎn)單的介紹 。 第三章： 無(wú)線控制器體系結(jié)構(gòu) 本章 對(duì)實(shí)習(xí)公司的產(chǎn)品 各個(gè)功能做了概述，并從本產(chǎn)品的硬件架構(gòu)和邏輯功能模塊詳細(xì)介紹它的軟件結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)理念。 第一章 緒論 5 第四章： 接口管理的需求分析 本章 論述了接口管理的概念， 并分析了接口管理的需求，最終對(duì)系統(tǒng)和接口管理進(jìn)行了功能建模。 第五章： 接口管理的設(shè)計(jì) 實(shí)現(xiàn) 本章詳細(xì) 論述 了 軟件總體設(shè)計(jì)以及各個(gè)模塊的功能，然后對(duì)接口管理的上層應(yīng)用命令行模塊和協(xié)議模塊和底層驅(qū)動(dòng)模塊的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了詳細(xì)闡述，最后具體的論述了接口管理的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，并且列出了測(cè)試結(jié)果。 第六章：結(jié)束語(yǔ) 本章主要 總結(jié)了本篇論文的主要內(nèi)容，介紹了 入市場(chǎng)后 情況 ，展望了未來(lái)的工作。 基于無(wú)線控制器的接口管理 6 第二章 相關(guān)技術(shù)背景 7 第二章 相關(guān)技術(shù)背景 P 及 P 協(xié)議棧 網(wǎng)絡(luò)發(fā)展最初可以追溯到 20 世紀(jì) 50 年代，當(dāng)時(shí)人們嘗試把分別獨(dú)立發(fā)展的通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)聯(lián)系起來(lái)，使得在技術(shù)上為今后的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)做好了準(zhǔn)備。同時(shí)建立了一些基礎(chǔ)的理論性的概念。 1983 年出現(xiàn)了可用于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的P 協(xié)議， 并 作為 作系統(tǒng) 的 一部分， P 協(xié)議得到了認(rèn)可，逐步流行起。 從此 真正意義上的 生了 6。 1991 年， 始用于商業(yè)用途， 商業(yè)化，成為 展的催化劑，使得它以空前的速度迅速發(fā)展。 是一個(gè)誕生于網(wǎng)絡(luò)、成長(zhǎng)于網(wǎng)絡(luò)且成熟于網(wǎng)絡(luò)的奇特的操作系統(tǒng)。1991 年，芬蘭大學(xué)生 自己開發(fā)了基于 開源操作系統(tǒng)了不讓這個(gè)羽毛未豐的操作系統(tǒng)矢折， 自已的作品 過(guò)布。從此一大批知名的、不知名的電腦黑客、編程人員加入到開發(fā)過(guò)程中來(lái)， 漸成長(zhǎng)起來(lái)。 現(xiàn)在 經(jīng) 是一種自由的 多用戶 、 多任務(wù)的操作系統(tǒng)，可運(yùn)行在多種計(jì)算機(jī)平臺(tái)，已成為應(yīng)用廣泛、可靠性高、功能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng) 。有內(nèi)核 小、效率高、源代碼開放等優(yōu)點(diǎn)，還內(nèi)含了 P 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，很適合在服務(wù)器領(lǐng)域 和嵌入式領(lǐng)域 使用 。 而 這兩個(gè)領(lǐng)域 主要用途之一就是進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信 。 持 P， 協(xié)議，各種具體協(xié)議實(shí)現(xiàn)的源碼見 錄下相應(yīng)的名稱 7。與本文構(gòu)件化相關(guān)的 P 協(xié)議棧相關(guān)內(nèi)容在 錄下，其中 主要的管理文件。 與 型一樣， P 協(xié)議棧也是典型的層次架構(gòu)，如圖 示。網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)程序提供的 I/O 之上是地址解析協(xié)議和反向地址解析協(xié)議（ 主要功能為將網(wǎng)卡硬件設(shè)備號(hào)（ 址）與分配的 址連接起來(lái)，在 碼中的實(shí)現(xiàn)文件是 向上是 議、議和 議，該層實(shí)際完成功能與 型中的網(wǎng)絡(luò)層相似，其中以 議為核心， 議及 議協(xié)助 議以共同完成 址、路由轉(zhuǎn)發(fā)及簡(jiǎn)單的錯(cuò)誤回報(bào)、流量控制等功能，在內(nèi)核源碼中的實(shí)現(xiàn)文件包含了以上是兩個(gè)傳輸層的協(xié)議，包括面向連接的 議和無(wú)連接的 議，在內(nèi)核源碼中的實(shí)現(xiàn)文件是以 上層是豐富的應(yīng)用層協(xié)議，內(nèi)核源碼中并不包含此部 基于無(wú)線控制器的接口管理 8 f t p t e l n e t s m t ph t t P U D Pt f t p b o o t t pn f sr c px d rd n / I C M P / I G M PN e t w o r k I n e r f a c P / R A R P 協(xié)議棧 分內(nèi)容的具體實(shí)現(xiàn)文件，而是由具體的應(yīng)用程序根據(jù) 準(zhǔn)對(duì)其加以實(shí)現(xiàn)。所以對(duì) P 協(xié)議棧按層次構(gòu)件化的任務(wù)主要集中在三層上： ， 。 圖 述了 P 協(xié)議族的實(shí)現(xiàn)機(jī)制 。 網(wǎng) 絡(luò) 應(yīng) 用B S D 套 接 口I N E T 套 接 口T C P U D 層A R P S L I P S o c k e 數(shù) 據(jù) 界 面接 口 界 面協(xié) 議 分 層網(wǎng) 絡(luò) 驅(qū) 動(dòng)圖 P 協(xié)議族實(shí)現(xiàn) 持 套接字和全部的 P 協(xié)議，是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議將其視為一組相連的軟件層來(lái)實(shí)現(xiàn)的， 接字（ 通用的套接字管理軟件支持，該軟件是 接字層，用來(lái)管理基于 口到端口的互聯(lián)問題 8。 從協(xié)議分層來(lái)看， 網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議， 一個(gè)可靠的端口到端口的傳 輸層協(xié)議， 它 是利用 進(jìn)行傳接報(bào)文的，同時(shí)也是面向連接的，通過(guò)建第二章 相關(guān)技術(shù)背景 9 立一條虛擬電路在不同的網(wǎng)路間傳輸報(bào)文，保證所傳輸報(bào)文的無(wú)丟失性和無(wú)重復(fù)性。用戶數(shù)據(jù)報(bào)文協(xié)議（ 是利用 傳輸報(bào)文，但 它 是一個(gè)非面向連接的傳輸層協(xié)議，利用 傳輸報(bào)文時(shí)，當(dāng)目的方網(wǎng)際協(xié)議層收到 文后，必須識(shí)別出該報(bào)文所使用的上層協(xié)議（即傳輸層協(xié)議），因此，在 頭上中，設(shè)有一個(gè) “ 協(xié)議 ” 域（ 通過(guò)該域的值，即可判 別 其上層協(xié)議類型 。 對(duì)于 輸，傳輸節(jié)點(diǎn)間先要建立 連接，然后通過(guò)該連接傳輸已排好序的報(bào)文，以保證傳輸?shù)恼_性， 中的代碼用于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)際協(xié)議，這些代碼將 時(shí)也把收到的 文正確的傳送到 或 。一個(gè)面向連接協(xié)議，而 是一個(gè)非面向連接協(xié)議，當(dāng)一個(gè) 文發(fā)送出去后， 不知道也不去關(guān)心它是否成功地到達(dá)了目的主機(jī) 。 之下，是支持所有 絡(luò)應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備層，例如點(diǎn)到點(diǎn)協(xié)議 （ 以太網(wǎng)層。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備并非總代表物理設(shè)備，其中有一些（例如回送設(shè) 備）則是純粹的軟件設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與標(biāo)準(zhǔn)的 備不同， 它 們不是通過(guò) 令創(chuàng)建的，必須是底層軟件找到并進(jìn)行了初始化之后，這些設(shè)備才被創(chuàng)建并可用。因此只有當(dāng)啟動(dòng)了正確設(shè)置的以太網(wǎng)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的內(nèi)核后，才會(huì)有 /件， 議位于 和支持地址解析的協(xié)議層之間。 動(dòng) 備驅(qū)動(dòng)程序在 內(nèi)核源代碼中占有很大的比例，源代碼的長(zhǎng)度日益增加，主要是驅(qū)動(dòng)程序的增加。在 核的不斷升級(jí)過(guò)程中，驅(qū)動(dòng)程序的結(jié)構(gòu)還是相對(duì)穩(wěn)定。在 變動(dòng)里，驅(qū)動(dòng)程序的編寫做了一些改變，但是從 驅(qū)動(dòng)到 移植只需做少量的工作。 統(tǒng)的設(shè)備分為字符設(shè)備 (塊設(shè)備 (網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 (種。字符設(shè)備是指存取時(shí)沒有緩存的設(shè)備。塊設(shè)備的讀寫都有緩存來(lái)支持，并且塊設(shè)備必須能夠隨機(jī)存取 (字符設(shè)備則沒有這個(gè)要求。典型的字符設(shè)備包括鼠標(biāo) 、 鍵盤 、 串行口等。塊設(shè)備主要包括硬盤軟盤設(shè)備， 。一個(gè)文件系統(tǒng)要安裝進(jìn)入操作系統(tǒng)必須 在塊設(shè)備上 9。 每個(gè)設(shè)備文件都有其文件屬性 (c/b)，表示是字符設(shè)備還是塊設(shè)備。另外每個(gè)文件都有 2 個(gè)設(shè)備號(hào)，第一個(gè)是主設(shè)備號(hào)，標(biāo)識(shí)驅(qū)動(dòng)程序；第二個(gè)是從設(shè)備號(hào)，標(biāo)識(shí)使用同一個(gè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的、不同的硬件設(shè)備。設(shè)備文件的主設(shè)備號(hào)必須與設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序在登記時(shí)申請(qǐng)的主設(shè)備號(hào)一致，否則用戶進(jìn)程將無(wú)法訪問驅(qū)動(dòng)程序。 系統(tǒng)調(diào)用時(shí) 是 操作系統(tǒng)內(nèi)核與應(yīng)用程序之間的接口，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序是操作系統(tǒng)內(nèi)核與機(jī)器硬件之間的接口 10。設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序是內(nèi)核的一部分，它完成以下功基于無(wú)線控制器的接口管理 10 能： 1. 對(duì)設(shè)備初始化和釋放 2. 把數(shù)據(jù)從內(nèi)核傳送到硬件和從硬件讀取數(shù)據(jù) 3. 讀取應(yīng)用程序傳送給設(shè)備文件的數(shù)據(jù)和回送應(yīng)用程序請(qǐng)求的數(shù)據(jù) 4. 檢測(cè)和處理設(shè)備出現(xiàn)的錯(cuò)誤 圖 整地表現(xiàn)了 動(dòng)和系統(tǒng)之間的關(guān)系。 應(yīng) 用 層系 統(tǒng) 調(diào) 用 接 口虛 擬 文 件 系 統(tǒng)設(shè) 備 接 口緩 存 網(wǎng) 絡(luò) 子 層網(wǎng) 絡(luò) 設(shè)備 驅(qū) 動(dòng)塊 設(shè) 備 驅(qū) 動(dòng)字 符 設(shè)備 驅(qū) 動(dòng)硬 件圖 備驅(qū)動(dòng)模塊圖 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序可以分為 3 個(gè)主要組成部分 11： 1. 自動(dòng)配置和初始化子程序，負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)所 有 驅(qū)動(dòng)的硬件設(shè)備是否存在和能否正常工作。如果該設(shè)備正常，則對(duì)這個(gè)設(shè)備及其相關(guān)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序需要的軟件狀態(tài)進(jìn)行初始化。這部分驅(qū)動(dòng)程序僅在初始化時(shí)被調(diào)用一次。 2. 服務(wù)于 I/O 請(qǐng)求的子程 序，又稱為驅(qū)動(dòng)程序的上半部分。調(diào)用這部分程序是由于系統(tǒng)調(diào)用的結(jié)果。這部分程序在執(zhí)行時(shí)，系統(tǒng)仍認(rèn)為是與進(jìn)行調(diào)用的進(jìn)程屬于同一個(gè)進(jìn)程，只是由用戶態(tài)變成了核心態(tài)，具有進(jìn)行此系統(tǒng)調(diào)用的用戶程序的運(yùn)行環(huán)境，因而可以在其中調(diào)用 等與進(jìn) 程 運(yùn)行環(huán)境有關(guān)的函數(shù)。 3. 中斷服務(wù)子程序，又稱為驅(qū)動(dòng)程序的下半部分。在 統(tǒng)中，并不是直接從中斷向量表中調(diào)用設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的中斷服務(wù)子程序，而是由 統(tǒng)來(lái)接收硬件中斷，再由系統(tǒng)調(diào)用中斷服務(wù)子程序。中斷可以在任何一個(gè)進(jìn)程運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生，因而在中斷服務(wù)程序被調(diào)用時(shí)，不能依賴 于任何進(jìn)程的狀態(tài)，也就不能調(diào)用任何與進(jìn)程運(yùn)行環(huán)境有關(guān)的函數(shù)。因?yàn)樵O(shè)備驅(qū)動(dòng)程序一般支持同一類型的若干設(shè)備，所以一般在系統(tǒng)調(diào)用中斷服務(wù)子程序時(shí)，都帶有一個(gè)或多個(gè)參數(shù)，以唯一標(biāo)識(shí)請(qǐng)求服務(wù)的設(shè)備。 在 ，幾乎所有的內(nèi)容都是文件，對(duì)設(shè)備驅(qū)動(dòng)的訪問也是以文件操作第二章 相關(guān)技術(shù)背景 11 的方式實(shí)現(xiàn) 12。無(wú)論是字符設(shè)備還是塊設(shè)備，用戶對(duì) 設(shè) 備的操作都是通過(guò)虛擬文件系統(tǒng) (化為設(shè)備驅(qū)動(dòng)與硬件操作 程序 的交互。即使是訪問網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的口 ， 也是通過(guò) 現(xiàn)的。 過(guò) 用戶提供了一個(gè)統(tǒng)一的設(shè)備訪問接口，使用戶能 夠透明地訪問設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。所有的硬件設(shè)備都可以使用和操作系統(tǒng)調(diào)用接口來(lái)打開、關(guān)閉、讀寫和 I/O 控制，而驅(qū)動(dòng)程序的主要任務(wù)就是實(shí)現(xiàn)這些系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)。 統(tǒng)中的所有硬件設(shè)備都使用一種特殊的設(shè)備文件來(lái)表示。每個(gè)設(shè)備文件都有兩個(gè)設(shè)備號(hào)：一個(gè)是主設(shè)備號(hào)，它用來(lái)標(biāo)識(shí)該設(shè)備的種類，也標(biāo)識(shí)該設(shè)備使用的驅(qū)動(dòng)程序；另一個(gè)是次設(shè)備號(hào)，用來(lái)標(biāo)識(shí)使用同一設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的不同硬件設(shè)備。 實(shí)現(xiàn)一個(gè)嵌入式 備驅(qū)動(dòng)的大致流程如下： 1. 定義主、次設(shè)備號(hào) ， 也可以動(dòng)態(tài)獲取。 2. 實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)初始化和清除函數(shù)，如果驅(qū)動(dòng)程序采用模塊方式，則要 實(shí)現(xiàn)模塊初始化和清除函數(shù)。 3. 設(shè)計(jì)所要實(shí)現(xiàn)的文件操作，定義 構(gòu)。 4. 實(shí)現(xiàn)所需的文件操作調(diào)用，如 。 5. 實(shí)現(xiàn)中斷服務(wù)函數(shù)，并用 內(nèi)核注冊(cè)。中斷并不是每個(gè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)所需要。 6. 將驅(qū)動(dòng)編譯到內(nèi)核或編譯成模塊，用 令加載。 7. 生成設(shè)備節(jié)點(diǎn)文件。 構(gòu)中的成員幾乎全部是函數(shù)指針 ，它們是系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)的真正處理函數(shù) ，所以實(shí)質(zhì)上就是函數(shù)跳轉(zhuǎn)表。每個(gè)進(jìn)程對(duì)設(shè)備的操作都會(huì)根據(jù) 備號(hào)，轉(zhuǎn)換成對(duì) 構(gòu)的訪問。常用的操作包括以下幾種： 1. 移動(dòng)文件指針的位置，只能用于可以隨機(jī)存取的設(shè)備。 2. 進(jìn)行讀操作，參數(shù) 存放讀取結(jié)果的緩沖區(qū)， 所要讀取的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。返回值為負(fù)表示讀取操作發(fā)生錯(cuò)誤；否則，返回實(shí)際讀取的字節(jié)數(shù)。對(duì)于字符型，要求讀取的字節(jié)數(shù)和返回的實(shí)際讀取字節(jié)數(shù)都必須是倍數(shù)。 3. 進(jìn)行寫操作，與 似 。 4. 取得下一個(gè)目錄入口點(diǎn)，只有與文件系統(tǒng)相關(guān)的設(shè)備程序才使用。 5. 進(jìn)行選擇操作。如果驅(qū)動(dòng) 程序沒有提供 口， 作會(huì)認(rèn)為設(shè)備已經(jīng)準(zhǔn)備好進(jìn)行任何 I/O 操作。 6. 進(jìn)行讀、寫以外的其他操作，參數(shù) 自定義的命令 。 7. 用于把設(shè)備的內(nèi)容映射到地址空間，一般只有塊設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序使用 。 8. 打開設(shè)備準(zhǔn)備進(jìn)行 I/O 操作。返回 0 表示打開成功，返回負(fù)數(shù)表示基于無(wú)線控制器的接口管理 12 失敗。如果驅(qū)動(dòng)程序沒有提供 口，則只要 /件存在就認(rèn)為打開成功。 9. 即 作。 在用戶自己的驅(qū)動(dòng)程序中，首先要根據(jù)驅(qū)動(dòng)程序的功能，完成 函數(shù)實(shí)現(xiàn)。不需要的函數(shù)接口可以直接在 構(gòu)中初始化為量會(huì)在驅(qū)動(dòng)程序初始化時(shí)注冊(cè)到系統(tǒng)內(nèi)部。當(dāng)操作系統(tǒng)對(duì)設(shè)備操作時(shí)，會(huì)調(diào)用驅(qū)動(dòng)程序注冊(cè)的 構(gòu)中的函數(shù)指針。 對(duì)于 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 來(lái)說(shuō) 在 有 專門的處理。 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主要是基于 制。在系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)程序之間定義有專門的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) (行數(shù)據(jù)的傳遞。系統(tǒng)里支持對(duì)發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)的緩存，提供流量控制機(jī)制，提供對(duì)多協(xié)議的支持 。 所有的 絡(luò)驅(qū)動(dòng)程序 都 遵循通用的接口。設(shè)計(jì)時(shí)采用的是面向?qū)ο蟮姆椒?。一個(gè)設(shè)備就是一個(gè)對(duì)象 (構(gòu) )，它內(nèi)部有自己的數(shù)據(jù)和方法。每一個(gè)設(shè)備的方法被調(diào)用時(shí)的第一個(gè)參數(shù)都是這個(gè)設(shè)備對(duì)象本身。這樣這個(gè)方法就可以存取自身的數(shù)據(jù) (類似面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)時(shí)的 用 )。 一個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備最基本的方法有初始化、發(fā)送和接收。 網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)的收發(fā)報(bào)文流程圖如圖 D e l i v e r p a c k e t sd e v _ q u e u e _ x m i t ( )R e c e i v e p a c k e t s n e t i f _ r x ( )M e t h o d s a n d v a r i a b l e s ( i n i t i a l i z e , o p e n , c l o s e , h a r d _ x m i t , i n t e r r u p t ， h a n d l e r , c o n f i g , r e s o u r c e s , s t a t u s . . . )S e n d t o h a r d w a r eR e c e i v c e f r o m h a r d w a r eH a r d w a r e m e d i 絡(luò)驅(qū)動(dòng)收發(fā)報(bào)文流程 圖 初始化程序完成硬件的初始化 ，完成 變量的初始化和系統(tǒng)資源的申請(qǐng)。發(fā)送程序是在驅(qū)動(dòng)程序的上層協(xié)議層有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)自動(dòng)調(diào)用的。一般驅(qū)動(dòng)程序中不對(duì)發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存，而是直接使用硬件的發(fā)送功能把數(shù)據(jù)發(fā)送出去。接收數(shù)據(jù)一般是通過(guò)硬件中斷來(lái)通知的。在中斷處理程序里，把硬件幀信息填入一個(gè) 構(gòu)中，然后調(diào)用 傳遞給上層處理。 第二章 相關(guān)技術(shù)背景 13 源項(xiàng)目 1998 年 4 月 7 日 ，由 面，組織并主持了一次 “ 自由軟件峰會(huì) ” ，討論 “ 自由軟件 ” 的稱謂問題。 最終 使用 “ （ “ 開源 ” ）這個(gè)詞。 2008年 表一份研究報(bào)告，認(rèn)為在未來(lái)幾年，幾乎所有企業(yè)都將使用開源軟件 。 團(tuán)在一份名為 “ 008” 的研究報(bào)告中預(yù)測(cè)：到 2012 年，（全球） 90以上的企業(yè)都將使用開源軟件 13。 由管理之 4是開源的路由軟件，為 臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了 本 2， 版 3， 本 1 和版本 2， 及 路由協(xié)議。 由 發(fā)的 衍生而來(lái)。 的目標(biāo)是建立很多緊密聯(lián)系在圍的組織，而不是像 在的集中控制處理一樣。 系結(jié)構(gòu)包括兩個(gè)功能模塊，一個(gè)是 個(gè)是 5。 一種 P 路由軟件，它支持 符合 準(zhǔn)，可以運(yùn)行在 體系統(tǒng)上。 最先進(jìn)的路由軟 件之一，最新版本可以從 點(diǎn)上下載。 以利用模塊法對(duì)各種協(xié)議進(jìn)行管理，這種設(shè)計(jì)是獨(dú)