ARM背景下嵌入式Linux网络数据传输性能分析

摘要 随着物理实验过程中数据采集需求的不断提升和数据传输系统的不断进步，arm处理器和Linux操作系统的快速发展对于网络传输性能的分析实践有着重要的影响。本文从对ARM处理器与Linux操作系统进行概述入手，对ARM背景下嵌入式linux网络数据传输性能实践进行了分析。

【关键词】ARM Linux 网络数据 传输性能

以太网技术作为重要的网络传输媒介对于网络数据传输任务的有效完成、网络传输操作系统的改进、网络传输数据的性能提升都有着重要的影响。因为在其实践过程中ARM处理器和Linux操作系统的应用都具有重要的影响同时对进行网络数据传输性能的提升有着重要的意义，同时对于给出系统性能变化的原因及系统的优化方向有着重要的借鉴意义。

1 ARM与Linux概述

ARM处理器与Linux操作系统是网络数据传输性能分析的重要平台和关键因素。以下通过对ARM处理器和Linux操作系统进行概述，为ARM背景下嵌入式Linux网络数据传输性能实践分析进行了良好的铺垫。

1.1 ARM处理器概述

自从1985年ARM处理器诞生以来，ARM处理器已经有了近30年的发展历史。ARM处理器是一款面向低预算和低端客户的RISC微处理器。ARM处理器采用32位设计系统但是同16位设计系统也能进行互相兼容与此同时也具备16位的处理指令集。在同价位市场上ARM处理器与其他处理器同比节省资金30%以上，因此具有很高的性价比。但是同时没有降低其32位系统的处理能力，因此受到许多应用者的青睐。

1.2 Linux操作系统概述

Linux操作系统相比ARM处理器的诞生较晚。Linux操作系统诞生于1991年，是由天才程序员林纳斯·托瓦兹所研发的。通常来说Linux本身只代表了Linux 的内核，但是由于在长期的使用过程中，这一内核的使用者更习惯将Linux用来形容基于Linux内核并且使用GNU工程和各种工具及数据库的操作系统。Linux操作系统具有很高的自由性并具有提供开发源代码的特性，因此受到许多软件设计者的偏爱。Linux的使用范围相当广泛，从手机到笔记本电脑、从台式机到超级电脑都可以进行应用。广泛的适用性使得其格外适合网络数据传输性能的分析与研究。因为Linux既可以能在普通电脑上进行测试，同时也能在超级计算机上进行研究甚至可以在手机中进行应用。因此对于ARM背景下嵌入式Linux网络数据传输性能分析可以起到很好的促进作用。

2 ARM背景下嵌入式Linux网络数据传输性能实践分析

该实践的进行以ARM处理器为核心，以Linux为具体操作平台进行网络数据传输性能的测试与分析。为了在实践过程中更好地保证数据传输的可靠性，在网络传输的过程中使用TCP/IP协议。以下从几个方面出发，对ARM背景下嵌入式Linux网络数据传输性能实践进行了分析。

2.1 硬件系统配置

在该实验的过程中，通过选取ARM11家族的ARMv6构架，在内核选择上采取经典的具有八级流水线特色的ARM1136J（F）-S SIMD内核，而在高速缓存方面，该款ARM处理器具有可变动特性，其中处理器可以在350 MHz 到1 GHz时钟频率下有效运行。在Linux 网络子系统通过选取软件包格式，在链型数据层对数据复制帧进行有效处理。从而促进网络传输数据的有效兼容。

2.2 网络系统数据传输性能分析

通常来说TCP数据包接收分会分为三个阶段，TCP接收方存在3种队列，分别是Backlog Queue（sk->backlog）和Prequeue Queue（tp->ucopy.prequeue）以及 Receive Queue （sk->receive_queue），接下来对3种队列进行区别。首先sk_backlog队列是当当前的sock在进程上下文中被使用时，如果这个时候有数据到来，则将数据拷贝到sk_backlog。prequeue则是数据buffer第一站，一般都是这里，如果prequeue已满，则会拷贝数据到receive_queue队列种。最后一个receive_queue也就是进程上下文第一个取buffer的队列。在实践过程中，通过将prequeue队列不直接接放到receive_queue可以将receive_queue处理过程进行极大的简化。而实际上每次软中断过程只能处理一个数据包，因此在实践过程中为了促使软中断能尽快完成，试验工作人员可以将数据优先传输到prequeue中（tcp_prequeue），在软中断发生都立刻进行返回。在这之后prequeue的处理则放到后来进行。除此之外通过socket_lock_t这一队列的检索可以提供一个owned来锁住对应的sock。从而当最终数据被拷贝到对应的队列过程中，则会对网络数据传输性能进行有效的分析。

3 结语

随着ARM处理器性价比的不断提升和Linux操作系统的不断完善，其在网络数据传输性能分析中的应用前景也会越来越广泛。本文通过对ARM处理器和Linux操作系统进行简要分析，针对其在网络传输数据性能分析实践中的优势对ARM背景下嵌入式Linux网络数据传输性能实践进行了分析。

参考文献

[1]宋洪治.基于ARM的嵌入式 Linux 网络数据传输性能分析[J].核科技，2011（33）.

作者单位

贵州航天天马机电科技有限公司 贵州省遵义市 563003