中断还是轮询?取个数据包真麻烦!
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2020-07-07 12:38
网络部新员工
我叫Robert，是Linux帝国一个普通的公民。
今天是我第一天上班的日子，我下了好大功夫才考上了帝国的公务员，根据我的成绩，我被分到了帝国网络部。
一进入帝国的办公园区，我就被眼前的景象惊呆了，一座座高楼大厦，富丽堂皇，鳞次栉比，我忍不住驻足多看了几眼。
这些大楼上面都有招牌，最高的那一座是帝国的进程&线程管理部门的办公大厦，旁边还有内存管理部门、文件管理等部门办公大厦。
网卡驱动部门
我只顾东张西望，不小心跟旁边小路跑出来的一位小哥撞了一个满怀，他手里抱的一堆数据散落的满地都是。
我一边道歉，一边帮他捡起数据。
“这位小哥行色匆匆，不知要去哪里啊”，我好奇的问到。
“哦，你好，我是网卡驱动部门的，这是从网卡那里刚刚拿到的数据包，我得赶紧交给协议栈处理”，说完整理了下数据，就匆忙离开了。
寻着他出来的地方看去，不远处就是他说的网卡驱动部门，难道我办公的地方就在这里？我沿着这条小路走了过去。
一进入网卡驱动部门，出现在眼前的就是一副热火朝天的景象，收包的，解包的，发包的，一群人忙的不亦乐乎。
“这么早就这么忙碌了啊”，我问门口的保安大叔。
“是啊，这平时这个点也没什么网络访问，不知道今天怎么回事，一大早的数据就传输个不停”，保安说到。
我指着里面一个员工问保安：“大叔，那人在干嘛呢？一直在转来转去的”
“你说他啊，他在从网卡轮询读取数据包呢！”
“轮询？网络数据包不是网卡发中断通知吗，干嘛要去轮询呢？”，我不解的问到。
“以前是这样的，不过后来CPU那边有个叫阿Q的家伙不干了，说网卡数据太频繁，老是打断他们正常的工作。不仅如此，中断响应的时候还得把中断给关了，避免出现错误，时间久了，键盘、鼠标等单位就得不到响应纷纷闹事了”，保安说完点了一支香烟。
我若有所思的点了点头，“那现在就改成轮询了？不过这样好浪费时间哦”
保安吐了一个烟圈，继续说到：“倒也不是全都是轮询，现在把处理过程分成了两段，最开始的第一部分还是靠中断来通知的，这个时候需要关一下中断，不过通知后不会真正处理数据包，而是开启了一个软中断，所以关不了太久时间。第二部分在软中断中去轮询处理的，这个时候就不用关中断了。把硬中断和轮询结合了一下，就不用每个数据包来都中断一次了，也不用关中断太长时间，还给这技术取了个名字叫NAPI”
“保安大叔，你怎么什么都知道啊？”
“我以前就在里面工作啊，现在年纪稍微大了些，比不上年轻人，就让我来当保安了，唉～”，大叔说完又猛抽了一口香烟，整理了下自己日益稀疏的头发。
“唉，对了，你是谁啊，怎么没见过你？”
“我是帝国网络部新来的员工，今天来报道的。我把手中的录取通知书递给了保安”
保安大叔看了看说到：“你走错了，不是这里，你该去网络协议栈大厦”。
协议栈大厦
离开网卡驱动部门，我继续前行终于找到了网络协议栈大厦，这便是我今后工作的地方了。
走近一看，这座网络大厦并不如前面看到的高大，只有三层高，每一层的墙上都挂着一个巨大的招牌，上面写着这一层的名字，从上向下分别是：
应用层传输层网络层
大厦的门口还有一个收发室，门牌上写着netif_receive_skb，收发室坐着一位大爷。
正在这时，先前碰到的小哥又来了，将手里的数据放到了收发室就离开了，看来这里就是网络协议栈的入口了。
大爷拆开这个数据包看了看，随即按了下按钮，数据包就顺着管道传到了背后协议栈大厦一楼的一个办公室，我抬头一看，上面写着IPv4。再向旁边看去，还有好几间办公室，分别写了IPv6、ICMP、IGMP、ARP···
我来到这个IPv4的门口，里面也是忙的不亦乐乎，有分片的、组包的、计算校验和的、有条不紊。
办公室正中央有一个圆柱形的管道，通向了二楼，一楼处理完毕就通过这管道把数据包送了上去。
墙上还有另一个管道，上面写着netfilter hook，不知道是通向了哪里。
“你找谁？”，我正看得入神，里面一个负责人发现了我，我赶紧表明来意。
他看过我手中的录取通知书后说到，“你是在传输层啊，出门右拐上二楼就是了。我们这一楼都是网络层协议的办公室。”
我又看了下手里的录用通知书，这才发现被分配在了传输层工作。
传输层工作
来到二楼，总算见到了我的主管。
“Robert，欢迎加入网络部，工作岗位在传输层的TCP小组，大家欢迎！”
“谢谢主管！谢谢大家！”
“这是Cerf，你刚来，就让他先带带你，有什么不懂的就向他请教吧。”
我点头感谢，和一旁这个叫Cerf的握了握手。
接下来，主管向我介绍了咱们传输层的几个小组的情况：TCP、UDP、SCTP、UDP-lite······我这才知道，原来传输层不是只有TCP和UDP。
Cerf带我来到了工位，不愧是国有单位，无比宽敞，桌上还有一堆奇怪的设备。
“这是一堆什么东西啊”，我问Cerf。
“这些都是定时器，后面你工作处理TCP连接会用到的”
我点了点头，环顾四周，工位旁边的墙壁上还贴满了什么东西，我凑近了一看，才发现满满的都是RFC几千条的规定。
“好好看，以后的工作可是要天天用到这些东西呢”，Cerf略开玩笑的说着。
“这些我基本都背的下来了，要不然我也考不到这里来”，我笑着说，略带一些得意。
Cerf也笑了笑，“别大意，之前也有人也说过这话，后来还不是走了”
我有些尴尬，不知道说些什么，这时办公室中央的管道里冒出了一个数据包。
“Robert，你刚来，这个新的连接数据包就交给你来处理下，熟悉下工作流程”，主管说到。
我刚刚放松的心情一下紧张了起来，毕竟以前都是纸上谈兵，还从没有真正处理过数据包呢。
我小心翼翼的接过这个数据包，定位到TCP的头部，瞧了一眼标志位，发现SYN位是1，看来是有新的连接到来了，接下来不就是三次握手吗，我再熟悉不过了。
我准备了一个响应包，将SYN标记和ACK标记都点亮后，接下来就犯了难了。这个确认号ACK我倒是知道是对方的序列号+1，不过我回复的序列号该是多少呢？一时之间，不知道如何是好。
你们知道吗？在线等，挺急的。
未完待续······
彩蛋
CPU一号车间的阿Q又闹脾气了。
“我们花了大量时间把网卡数据搬运到内存，重复又没有技术含量，我受够了！”
预知后事如何，请关注后续精彩······
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