linux的协议栈是什么东西

2022年7月14日 39点热度 0人点赞

在linux中,协议栈是计算机网络协议套件的一个具体的软件实现,是网络中各层协议的总和;协议套件中的一个协议通常是只为一个目的而设计的,这样可以使得设计更容易,协议栈反映了一个网络中文件传输的过程。

linux的协议栈是什么东西插图

本教程操作环境:linux7.3系统、Dell G3电脑。

linux的协议栈是什么东西

协议栈(英语:Protocol stack),又称协议堆叠,是计算机网络协议套件的一个具体的软件实现。协议套件中的一个协议通常是只为一个目的而设计的,这样可以使得设计更容易。因为每个协议模块通常都要和上下两个其他协议模块通信,它们通常可以想象成是协议栈中的层。最低级的协议总是描述与硬件的物理交互。每个高级的层次增加更多的特性。用户应用程序只是处理最上层的协议。

解释:网络中各层协议的总和,反映了一个网络中文件传输的过程

linux存储协议栈简介:

在这里插入图片描述

数据流程:
应用程序通过系统调用发出一个写请求,最终的目的是要把数据写到磁盘上,

  1. 文件系统来负责定位这个写请求的位置并将其转换成块设备需要的块,然后把这个请求发送到设备上。
  2. 内存在这个过程中扮演了一个磁盘缓存的角色,把上下两个部分隔离成异步运行的两个过程,对上半部分来说,让数据一直留在内存中是最好的方式,因为没有办法预料到之后还会不会修改,如果需要对同一个位置频繁地进行修改,则与磁盘进行不断的数据同步是没有必要的。至于下半部分,数据从页面缓存(Page Cache)同步到磁盘上,发出的请求被包装成一个request,一个request包含一组bio,每个bio包含需要同步的数据页。

应用层

应用程序通过系统调用访问文件。比如open调用

系统调用

用户应用程序访问并使用内核所提供的各种服务的途径即是系统调用。
内核提供了一组系统调用接口,通过这组接口应用程序可以访问系统硬件及操作系统资源。
应用程序调用系统调用接口->内核->操作硬件->返回内核->应用程序
与存储系统相关的主要就是read、write、open
“mmap()将文件(由文件句柄fd所指定)从偏移offset的位置开始的长度为length的一个块映射到内存区域中,从而把文件的某一段映射到进程的地址空间,这样程序就可以通过访问内存的方式去访问文件了。”
“典型的例子就是利用/dev/mem可以将一些MMU能访问的物理地址映射为应用层虚拟地址,从而可以在应用层直接访问某些物理地址,实现一些简单的驱动开发。”

虚拟文件系统

通过使用一组通用API,linux就可以在多种设备支持多种文件系统。
文件系统是一种对存储设备上的文件,数据,进行存储与组织的机制。
linux支持是多种文件系统

“虚拟文件系统通过在各种具体的文件系统上建立一个抽象层,屏蔽了不同文件系统间的差异,通过虚拟文件系统分层架构),我们在对文件进行操作时,便不需要去关心相关文件所在的具体文件系统细节。”
“正是虚拟文件系统使得这种跨越不同存储设备和不同文件系统的操作成为了可能”
VFS所提供的常用API有:

mount(), umount() …
 open(),close() …
 mkdir() …

文件系统

文件系统这一层相信大家都再熟悉不过了,目前大多Linux发行版本默认使用的文件系统一般是ext4,另外,新一代的btrfs也呼之欲出,不管什么样的文件系统,都是由一系列的mkfs.xxx命令来创建,如:

mkfs.ext4 /dev/sda
mkfs.btrfs /dev/sdb

内核所支持的文件系统类型,可以通过内核目录树 fs 目录中的内容来查看。

通用块设备层

这一层的作用,不同的硬盘驱动,会提供不同的IO接口,内核认为这种杂乱的接口,不利于管理,需要把这些接口抽象一下,形成一个统一的对外接口,这样,不管你是什么硬盘,什么驱动,对外而言,它们所提供的IO接口没什么区别,都一视同仁的被看作块设备来处理。

所以,如果在一层做的任何修改,将会直接影响到所有文件系统,不管是ext3,ext4还是其它文件系统,只要在这一层次做了某种修改,对它们都会产生影响。

硬盘驱动

常见的硬盘类型有PATA, SATA和AHCI等,在Linux系统中,对不同硬盘所提供的驱动模块一般都存放在内核目录树drivers/ata中,而对于一般通用的硬盘驱动,也许会直接被编译到内核中,而不会以模块的方式出现,可以通过查看/boot/config-xxx.xxx文件来确认。

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99君

这个人很懒,什么都没留下