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- 此人的linux网络系列文章很不错
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网络包收发流程及缓冲区问题
接收流程
- 当一个网络帧到达网卡(NIC, Network Interface Card)后，网卡会通过 DMA 方式，把这个网络包放到收包队列中；然后通过硬中断，告诉中断处理程序已经收到了网络包。
- 接着，网卡中断处理程序会为网络帧分配内核数据结构（sk_buff），并将其拷贝到 sk_buff 缓冲区中；然后再通过软中断，通知内核收到了新的网络帧。
- 接下来，内核协议栈从缓冲区中取出网络帧，并通过网络协议栈，从下到上逐层处理这个网络帧：
- 在链路层检查报文的合法性，找出上层协议的类型（比如 IPv4 还是 IPv6），再去掉帧头、帧尾，然后交给网络层。
- 网络层取出 IP 头，判断网络包下一步的走向，比如是交给上层处理还是转发。当网络层确认这个包是要发送到本机后，就会取出上层协议的类型（比如 TCP 还是 UDP），去掉 IP 头，再交给传输层处理。
- 传输层取出 TCP 头或者 UDP 头后，根据 < 源 IP、源端口、目的 IP、目的端口 > 四元组作为标识，找出对应的 Socket，并把数据拷贝到 Socket 的接收缓存中。
- 最后，应用程序就可以使用 Socket 接口，读取到新接收到的数据了。
缓冲
- 网络包的接收和发送流程涉及到了多个队列和缓冲区，包括：
- 网卡收发网络包时，通过 DMA 方式交互的环形缓冲区；
- 网卡中断处理程序为网络帧分配的，内核数据结构 sk_buff 缓冲区；
- 应用程序通过套接字接口，与网络协议栈交互时的套接字缓冲区。
- 这些缓冲区都处于内核管理的内存中，实际上，sk_buff、套接字缓冲、连接跟踪等，都通过 slab 分配器来管理。可以直接通过
/proc/slabinfo来查看它们占用的内存大小。 - 查看 socket 缓冲区大小：
cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_rmem(for read)cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_wmem(for write)
ifconfig或者直接查看/proc/sys/net/ipv4/下的对应数值，可以查看 drops, overrun, errors 等数值，如果皆为0，则不用考虑更改缓冲。
以太网详解
- MAC: Media Access Control 即媒体访问控制层协议。MAC由硬件控制器及MAC通信协议构成。该协议位于OSI七层协议中数据链路层的下半部分。一般以太网MAC芯片的一端连接PCI总线，另一端连接PHY芯片上通过MII接口连接。
- PHY: Physical Layer 是IEEE802.3中定义的一个标准模块，STA（Station Management Entity，管理实体，一般为MAC或CPU）通过MIIM（MII Manage Interface）对PHY的行为、状态进行管理和控制，而具体管理和控制动作是通过读写PHY内部的寄存器实现的。
- MII：Media Independent interface 即介质无关接口，它是IEEE-802.3定义的行业标准，是MAC与PHY之间的接口。
- RMII：Reduced Media Independant Interface, 精简MII接口，节省了一半的数据线。
- SMII：Serial Media Independant Interface, 串行MII接口。
- GMII：Gigabit Media Independant Interface，千兆MII接口。GMII采用8位接口数据，工作时钟125MHz，因此传输速率可达1000Mbps。GMII接口数据结构符合IEEE 802.3-2000 标准。
- RGMII：Reduced Gigabit Media Independant Interface, 精简GMII接口
低延时网络架构
- 一个网络请求从用户发出，到最终处理完毕，其延时总体上可以划分为两块，一是网络转发延迟，二是系统处理延迟。
- 高频量化交易公司在网络转发延迟上采取的优化手段:
- 微波传输。光信号直接在空气中传播，略慢于真空，而光纤中的光速度大致为真空光速的 50% - 66% 左右，光纤铺设经常需要拐弯。
- InfiniBand 替换以太网
- 低延迟交换机(Arista)
- 就近部署(Co-location)、拉网络专线等。
- 在系统处理延迟上:
- 大量地采用 Kernel By Pass 来降低内核处理延迟，部分公司还采用了 RDMA 类的技术。
- 在计算上将大量的计算密集型的工作从 CPU 上卸载到 FPGA 中完成。
- 传统的优化手段量化公司也在用，例如大内存换时间，高频 CPU、绑核等等。
oakfire