Linux C/C++ 学习日记(56):用户态网络缓存区

注:该文用于个人学习记录和知识交流,如有不足,欢迎指点。

一、用户态网络缓存区是什么?

在用户态定义的缓存区段(发送、接收)

二、有什么用?

发送缓存区:

一次发送不玩,暂存在缓存区中,后续再发送

接收缓存区:

  1. 在TCP中接收的包可能是不完整的(包之间以 \r\n 分隔),暂存在缓存区中直至完整了再处理。
  2. 接收的数据先存在缓存区中,定时再批量处理也行。

三、如何实现

1. 数组

缺点:

  • 频繁挪移数据:每次读完部分数据,就要将剩余数据挪到数组开头
  • 伸缩性差:数组是定长的
  • 内存浪费:有部分内存可能永远都用不到

2. 队列(环形)

ringbuffer

缺点:

  1. 伸缩性差

  2. 内存浪费

tips: 在linux系统中,可以使用writev 或者 readv, 同时操作队尾和队首两块区域。(这样子将两次系统调用合并为1次,可以提高性能)

3. 链式缓存区

chainbuffer

ChainBuffer(也叫「链表缓冲区 / 链式缓存」)是由多个离散的内存块(缓冲区节点)通过链表串联而成的用户态缓存区 ------ 它对外呈现 "连续可读写" 的抽象,实则内部通过链表管理多个独立的小块内存,是解决「动态长度数据缓存」的核心方案(尤其适合网络编程)。

优点:

1. 动态扩容无拷贝开销

线性缓冲区扩容时(如 vector 满了),需要分配更大的连续内存,再把旧数据拷贝过去;而 ChainBuffer 扩容只需新建一个小块内存节点,追加到链表尾部即可,无任何数据拷贝。

2. 规避大内存分配风险

单次分配 100MB 连续内存容易失败(内存碎片),但分配 100 个 1MB 的小块内存成功率极高;ChainBuffer 天然适配这种 "小块内存拼接" 的场景。

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