TCP/IP协议栈的轻量级多线程实现

论文摘要

随着互联网的兴起,TCP/IP协议栈已经成为了事实上的网络标准。而越来越多的智能设备需要连接到网络,因此嵌入式TCP/IP协议栈是当前研究的热点领域。但是传统的TCP/IP协议栈实现资源消耗很大,而对多任务的支持又不足,应用受到很大限制。本论文针对嵌入式系统的特点,研究了现有嵌入式TCP/IP协议栈在内存管理和多任务管理方面的进展,指出了现有方案的优点和不足,提出了自己的内存管理方案和多线程模型,并应用在嵌入式TCP/IP协议栈上,实现了一个轻量级的多线程协议栈。本论文首先对标准TCP/IP协议栈参考分层模型进行研究,详细分析每一层主要的几种协议。然后研究了嵌入式内存管理机制,提出适合嵌入式TCP/IP协议栈使用的内存管理方案。接着对嵌入式的多任务并发控制进行详细研究,提出了可移植性良好的lwThread通用多线程模型。最后把这些技术应用在嵌入式TCP/IP协议栈的实现上。实验证明本文设计的轻量级多线程协议栈在资源占用、多任务并发控制和开发方式上都取得了良好的效果。

论文目录

• 目录
• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1.课题研究背景
• 2.国内外相关研究现状
• 3.本论文主要内容及结构安排
• 第一章 TCP/IP协议栈
• 1.1 简介
• 1.2 层次化结构
• 1.3 链路层
• 1.3.1 ARP
• 1.3.2 PPP
• 1.4 网络层
• 1.4.1 IP
• 1.4.2 ICMP
• 1.5 传输层
• 1.5.1 TCP
• 1.5.2 UDP
• 1.6 应用层
• 1.6.1 DNS
• 1.6.2 DHCP
• 1.7 本章小结
• 第二章 内存管理
• 2.1 简介
• 2.2 静态分配
• 2.3 动态分配
• 2.4 协议栈的内存管理
• 2.5 内存控制块
• 2.6 内存动态分配的管理
• 2.7 本章小结
• 第三章 多线程
• 3.1 嵌入式并发控制
• 3.1.1 事件驱动模型
• 3.1.2 多线程模型
• 3.2 线程的概念
• 3.3 线程的实现
• 3.3.1 用户级线程
• 3.3.2 内核级线程
• 3.4 同步和互斥
• 3.5 本章小结
• 第四章 1wThread:轻量级通用多线程
• 4.1 1wThread介绍
• 4.2 1wThread的架构
• 4.3 线程状态
• 4.4 线程控制块
• 4.5 线程函数
• 4.6 线程的创建、调度和退出
• 4.7 上下文切换
• 4.8 同步和互斥
• 4.9 线程栈分配和管理
• 4.10 最大栈使用空间
• 4.10.1 线程栈空间的比较
• 4.10.2 系统模型
• 4.11 局限性
• 4.12 本章小结
• 第五章 TCP/IP协议栈的多线程实现
• 5.1 总体架构
• 5.2 处理流程
• 5.3 操作系统仿真层
• 5.3.1 多线程支持
• 5.3.2 信号量
• 5.3.3 互斥锁
• 5.3.4 信箱
• 5.4 缓冲区管理
• 5.5 协议的实现
• 5.6 本章小结
• 第六章 实验与分析
• 6.1 实验简介
• 6.2 实验的环境
• 6.2.1 硬件环境
• 6.2.2 软件环境
• 6.3 实验的内容
• 6.4 实验的具体设计
• 6.5 实验的结果
• 6.6 本章小结
• 第七章 总结和展望
• 7.1 论文工作总结
• 7.2 论文的进一步展望
• 参考文献
• 研究生阶段发表的论文
• 致谢