linux与freebsd中tcp协议栈实现之比较

linux与freebsd中tcp协议栈实现之比较

烈火建站学院（liehuo.net）文档 作为两个最有名的开源操作系统，Linux和FreeBSD是网管们的首选。Linux以开放性和众多的驱动支持著称，而FreeBSD有着优良的UNIX传统，是公认的最稳定的操作系统。那么，在这两个操作系统间，该如何选择呢？幸好，我们有源码，可以从协议栈的实现中寻找答案。

TCP/IP协议栈是网络中广泛使用的事实网络通信标准。最初的TCP实现源自4.4BSD lite，在Linux兴起后，也不可避免得支持它。但Linux的实现自成体系，仅与传统实现保持接口上的兼容，下面我们将针对源码级的实现，来分析一下两者的异同。但是，对于Linux和FreeBSD这样优秀的系统来说，已经无所谓何优何劣，有的仅仅是实现策略与侧重点上的不同而已。

从进程的角度上讲，可以调用send,sendto,sendmsg来发送一段数据，来可以使用文件系统中的write和writev来发送数据。同理，接收数据可以使用相应的recv,recvmsg,recvfrom，也可以使用文件系统提供的read,readv来接收一段数据。对于接收来说，这是异步进行的，也就是说，这是中断驱动的，在以后的分析中，我们要注意这点。为简单起见，同时不失一般性，我们将分析TCP协议的输入输出全过程，并以已对LINUX及FreeBSD的实现作一对比。

首先我们来看FreeBSD上的协议实现，这也是最正统的实现。下面是完整的输入输出路径。

首先来看左边的输出，不管应用程序调用哪个输出函数，最终都要调用sosend来完成输出。Sosend将从用户空间把数据复制进内核管理的m_buf数据结构，m_buf是FreeBSD的TCP实现使用的数据缓冲结构。在sosend完成数据复制后，将调用TCP的输出函数，tcp_output要做的事情是分配一个新的m_buf来保存tcp头，并计算相应的数据校验码，在下一步的ip_output中，同样也要进行数据校验工作，并进行数据路由选择。最终ether_output将通过if_start来调用具体的硬件驱动程序来完成数据发送。在某个网卡的驱动中，ex_start将负责将数据从内核的m_buf缓冲复制进硬件自己的缓冲区，以完成数据发送工作。在这整个过程中，数据被复制两次，并且也被遍历两次（计算校验码），这也是主要的影响效率的地方。

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