网络数据在计算机内部的发送和接收处理网络数据在计算机内部的发送和接收处理方式

在高级语言中一般会使用类似HttpClient、TcpClient、UdpClient等封装好的API进行数据的发送和接收,它们的底层都是基于Socket,而Socket又是基于操作系统内核的TCP/IP协议栈,TCP/IP协议处理平常就很难接触到了,再往下内核和网卡又是怎么交互的呢?

这篇文章就来介绍网络数据在计算机内部的发送和接收处理过程。

先来看一张示意图,左侧是数据的发送处理,右侧是数据的接收处理,下边会按照步骤进行说明。

数据发送

1、应用程序从内存读取要发送的数据。这里的内存是应用程序进程管理的内存,也可称为用户空间内存。

2、应用程序通过Socket接口将读取到的数据发送到内核协议栈进行处理。

3、内核中的TCP/IP协议栈接收到Socket传递过来的数据,进行TCP、IP打包,最终以IP数据包的格式写入到内核空间的一块缓存中。数据包写入后会触发一个软中断,通知底层模块来读取数据。

4、网卡中的DMA单元读取这些要发送的数据,然后发送到网卡的数据链路层和物理层,最终发送到网络中进行传输。

5、DMA读取数据完毕后,会向CPU发送一个中断,触发清理内核空间中的发送数据缓存,以便下一次发送处理。

数据接收

1、网卡中的DMA从数据链路层接收到数据,然后写入到内核空间的一块缓存中。

2、缓存写入完毕后会发送一个CPU中断,触发程序读取缓存,并发送到内核协议栈。

3、内核中的TCP/IP协议栈对接收到的数据进行解包,去掉IP协议头、TCP协议头,然后继续向上传递数据。

4、应用程序通过Socket接口读取数据,这时读取到的数据就是发送方发出来的数据了。

5、然后应用将这些数据写入到自己的进程内存中,供进一步使用。


图中的线条和步骤主要描述了数据的流转,并没有提供控制逻辑和寻址逻辑的说明,比如DMA向内存写数据需要获取对应的内存地址,以及申请总线通道用来传输数据到内存。

以上就是网络数据在计算机内的发送和接收过程,希望对你有用,欢迎留言探讨。

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风君子

独自遨游何稽首 揭天掀地慰生平

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