1、第二部分 端节点算法学端节点算法学 端节点算法学： 网络算法学在端节点（尤其是服务器）上的运用，是建立高速服务器的一组系统性技术 随着网络功能虚拟化的提出，将来数据中心中绝大部分的网络设备都会在通用服务器上实现 端节点算法学研究如何减少以下开销： 数据拷贝（ chapter 5） 控制转移（ chapter 6） 解复用（ chapter 7） 定时器（ chapter 8） 其它一般性协议处理任务 （ chapter 9）第五章 拷贝数据消除不必要的拷贝（ P1） 网络报文在收发和处理的过程中，通常会被拷贝多次 计算机中的数据拷贝消耗两个宝贵的资源： 内存带宽 ：如果处理一个报文涉及 k次拷
2、贝，系统吞吐量可能降至 1/k 内存 ：如果一个报文在内存中被保存 k份，有效内存容量降至 1/k 本章关注如何消除不必要的拷贝： 一个拷贝如果不是由硬件要求的，该拷贝是不必要的 本章还将讨论其 它需要对数据包载荷进行的操作5.1 为什么要拷贝数据 应用场景： 用户向 web服务器请求一个静态文件 服务器从磁盘读出文件，发送到网络上 两个子系统： 文件子系统 网络子系统一个简单的故事 直观上，这是一个简单的故事： web应用程序 通过 一个系统调用 （读文件），将文件从磁盘读入到 它的 缓冲区 中 构造一个 HTTP响应头，通过一个系统调用 （写套接字）， 将响应头和缓冲区内容交给网络子系统
3、网络子系统将 数据 划分成适当大小的块，加上各层协议头 ， 交给网络 驱动程序一个真实的故事 Copy 1： 硬盘 文件缓冲区（内核空间） Copy 2： 文件缓冲区 应用缓冲区 （用户空间） Copy 3： 应用缓冲区 套接字缓冲区（内核空间） Copy 4： 套接字缓冲区 网卡 TCP程序 还需要 扫描一遍数据， 计算 TCP检查和资源消耗情况 拷 贝 和 TCP检查 和 计 算：每个字需要穿 过 内存 总线 79次！ 不同内存区域之 间 的拷 贝 （ copy 2， copy 3）： 每个字都要通 过 内存 总线读 一次和写一次 计 算 TCP检查 和： 每个字都要通 过 内存 总线读
4、一次 涉及外 设 的拷 贝 （ copy 1， copy 4）： 如果由 CPU做拷 贝 （ PIO）：每个字都要通 过 内存 总线读 一次和写一次 如果由 设备 做拷 贝 （ DMA）：每个字只需通 过 内存总线读 一次或写一次 涉及外 设 的拷 贝 都需要消耗 I/O总线带宽对服务器吞吐量的影响 在上面的例子中： Web服务器吞吐量不超过 T/7， T为内存速度和内存总线速度中的较小值 有效的文件缓冲区大小仅为总容量的 1/3 多余的拷贝在两个方面损害了服务器的性能： 由于使用了过多的总线和内存带宽，服务器的运行速度远远低于总线速度 由于使用了过多的内存，服务器不得不大量地从磁盘而不是主存读文件 如果请求动态内容，还要增加一次拷贝（ CGI程序 web服务器 ）请求动态内容Step 6： CGI 程序将构造好的网页文件，通过进程间通信机制传给 web服务器程序，涉及一次拷贝
