Socket Communication

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소켓 함수 호출 순서(UDP)

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바이트 순서 함수

• 컴퓨터에 정수를 저장하는 방식

• 빅엔디안

  

  • 메모리의 낮은 주소에 정수의 첫 바이트를 위치

• 리틀엔디안

  

  • 메모리의 높은 주소에 정수의 첫 바이트를 위치

• TCP/IP 네트워크에서는 빅엔디안 방식 사용 </aside>

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TCP/IP Packet Transmission

• 데이터 전송 시 레이어 별 동작 과정
  • Application ~ Ethernet
    • 패킷 캡슐화/언캡슐화 동작 과정
  • Driver
    • NIC를 구동시키기 위함
  • NIC
    • 데이터 전송을 담당 </aside>

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TCP/IP 패킷 송신 - Driver와 NIC

1. Build send descriptors(TX Ring 생성)
   • 송신 디스크립터 생성
   • 이 디스크립터들은 TX Ring이라는 큐 형태의 데이터 구조에 저장
2. Tell NIC There are New Descriptors(NIC에 알림)
   • CPU는 NIC의 레지스터의 새 디스크립터가 준비되었음을 알림
   • NIC는 TX Ring을 읽고 데이터를 가져올 준비를 함
3. Fetch(DMA)descriptors
   • 디스크립터에서 확인한 주소로 실제 패킷 데이터를 메모리에서 읽어옴
4. Fetch(DMA)packet
   • NIC가 패킷 데이터를 준비하여 네트워크로 송신할 준비를 완료
5. Transmit Packet
   • 송신 요청된 패킷 데이터를 실제로 전송
6. Update DMA State Block
   • 다음 송신 작업이 원활히 수행되도록 해줌
7. Interrupt
   • 송신 작업 완료를 알리고 추가 송신 작업을 준비하도록 유도 </aside>

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TCP/IP 패킷 수신 - Driver와 NIC

1. Allocate Packet Buffers and Build Receive Descriptors(RX Ring 생성)
   • 저장할 메모리를 지정하는 단계
2. Tell NIC There Are New Descriptors(NIC에 알림)
   • NIC가 수신 작업을 시작할 준비를 완료
3. Fetch (DMA) Descriptors
   • NIC가 패킷 데이터를 올바른 메모리 위치에 저장하기 위한 준비 단계
4. Packet Arrives
   • 네트워크 패킷이 NIC를 통해 수신되는 단계
5. Write (DMA) Packet
   • NIC가 데이터를 메모리로 이동시키는 단계
6. Write (DMA) Receive Return Descriptor
   • 패킷 수신 완료 정보를 CPU로 전달하기 위해 메타데이터를 제공
7. Interrupt
   • 패킷 수신 완료를 CPU에게 알리고, 상위 계층으로 데이터를 전달하도록 트리거 </aside>

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DMA란

• 컴퓨터의 CPU를 거치지 않고 주변 장치(NIC)가 메모리에 직접 데이터를 읽고 쓰는 기능 </aside>

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Interrupt vs Polling

• Interrupt
  • 패킷이 올 때마다 전송
    • 장점
      • 즉각적으로 패킷 처리
    • 단점
      • 패킷 전달이 많아지면 CPU가 다른 작업을 못함
• Polling
  • CPU가 NIC를 지속적으로 보고있어 메모리에서 가져감
    • 장점
    • 단점

• Packet 통신이 빈번하지 않는 경우
• Packet 통신이 빈번한 경우

NAPI

• Interrupt + Polling
• 기본적 수신 버퍼가 있어 어떤 임계 값에 도달하면 interrupt 발생, timer로 buffer가 다 안차도 interrupt로 전송(polling의 먼저 온 패킷 방치 단점을 해결) </aside>