Wie hört, zieht oder drückt ein Port?

Was passiert unter der Haube, wenn Sie einen Code zum Abhören von einem Port aus schreiben, z. B. 80? Ist die Methode, mit der das Betriebssystem zuhört, Pull oder Push? Mit anderen Worten, überprüft das Betriebssystem diesen Port beispielsweise alle x Millisekunden?

Ich verstehe es einfach nicht. Je mehr ich darüber nachdenke, desto mehr scheint es mir, dass es nichts anderes als Ziehen sein kann.

Ich meine, selbst wenn das Betriebssystem eine Rückruffunktion eingestellt hat, sollte dennoch etwas verstehen, dass neue Informationen eingetroffen sind, um diese Rückruffunktion aufzurufen. Dass etwas noch Pull verwenden sollte, um das Eintreffen der neuen Daten zu verstehen.

Wie hört ein Port zu?

Theoretisch hängt dies von den Besonderheiten des Betriebssystems und der Netzwerkhardware ab. In der Praxis verwenden Mainstream-Betriebssysteme und -Hardware ein Push-Modell, das auf Interrupts für die Interaktion zwischen der Hardware und dem Betriebssystem (und der gesamten vom Betriebssystem gesteuerten Software) basiert .

Grundsätzlich ist ein Interrupt ein sehr, sehr niedriger Mechanismus, durch den periphere Hardware der CPU signalisieren kann, dass ein Ereignis behandelt werden muss (z. B. ein Netzwerkpaket angekommen, eine Taste gedrückt usw.). Die CPU reagiert darauf, indem sie alles unterbricht, was sie zu diesem Zeitpunkt tat, und stattdessen einen Interrupt-Handler ausführt.

Die Interrupt-Behandlung wird normalerweise vom Betriebssystem durchgeführt oder zumindest vom Betriebssystem gestartet und an einen spezifischeren Anwendungscode übergeben, der als an einem bestimmten Ereignistyp interessiert registriert wurde.

OK, ich bin kein Ethernet-Hardware-Ingenieur, aber ich denke, ich kann Ihre Frage beantworten. Wenn Sie Code schreiben, um von einem Port abzuhören, geschieht Folgendes:

• Ihr Anwendungscode blockiert / sleeps / "selects" / polls, bis das Betriebssystem signalisiert, dass ein Paket angekommen ist (mit einigen Bits im IP-Header, die anzeigen, dass das Paket diesem bestimmten "Port" und damit Ihrer Anwendung zugeordnet ist, die es abhört dieser Port)
• Das Betriebssystem fragt normalerweise nicht (in x86 / PC-Architekturen) nach neuen Paketen ab, sondern läuft nur fröhlich weiter, bis es einen Interrupt von der Ethernet-Netzwerkhardware empfängt (die vom Ethernet-Netzwerktreiber, der OS / Hardware-Schnittstelle, weitergeleitet wird).
• Die Ethernet-Netzwerkhardware selbst enthält normalerweise einen Ethernet-Controller und einige "Empfangspuffer", auch "Paketpuffer" genannt. Der Ethernet-Netzwerktreiber verwaltet die Details der Benachrichtigung, dass ein Puffer voll ist, und das Betriebssystem sollte benachrichtigt werden. Ich bin mir nicht ganz sicher, ob dies normalerweise Push oder Pull innerhalb der Ethernet-Hardware ist, aber ich vermute, dass es Interrupt-gesteuert ist oder dass ein Register auf dem Chip gesetzt wird, wenn ein Puffer bereit ist. Aber was setzt die Puffer?
• Ein noch niedrigerer Teil der Ethernet-Hardware füllt die Puffer (oder DMA-Pakete direkt in den Hauptspeicher). Eine Logik mit sehr niedrigem Pegel erkennt tatsächlich die Spannungsschwankungen (oder die optische Signalisierung) und übersetzt diese als "Bits" und platziert die Ergebnisse in den Paketempfangspuffern (und legt möglicherweise Registerwerte innerhalb der Ethernet-Hardware fest). (Nebenbemerkung: Zurück vor Netzwerkschnittstellenkarten, wenn Benutzer serielle / parallele Anschlussverbindungen verwendeten, konnte ein einzelnes Byte einen Hardware-Interrupt (IRQ) zum Betriebssystem erzeugen. Siehe Abschnitt 4 von http://zone.ni.com/devzone / cda / tut / p / id / 4052 )
• Woher weiß diese Hardware der niedrigsten Ebene, was ein "Bit" ausmacht? Nun, Ethernet , zumindest die meisten älteren / gängigen, verwenden Manchester Coding Spannungsschwankungen als Bits zu dekodieren. Was bedeutet das? Nun, wie auf dieser Seite erwähnt, gibt es eine zugrunde liegende Annahme, dass jedes Bit in einer festen Zeit übertragen wird, einem impliziten Taktsignal. (Aus diesem Grund sind die Ethernet-Geschwindigkeiten in den Standards entweder auf 10 MBit / s, 100 MBit / s, 1000 MBit / s usw. festgelegt und nicht vollständig variabel. Beide Seiten der Ethernet-Verbindung müssen der Übertragungsrate über die Konfiguration oder einen anfänglichen Handshake-Mechanismus zustimmen Wenn das Ethernet-Kabel eingesteckt ist. Auf beiden Seiten des Kabels befindet sich eine tatsächliche Taktschaltung in der Hardware, die diese eine oder mehrere dieser Frequenzen unterstützt. Manchmal wird die Rate dieses Takts als Frequenz oder Signalisierungsrate bezeichnet.) Während ich würde Nennen wir es Sampling, nicht Polling / Pulling.

Ihre Intuition, dass "Ziehen" auftritt, ist also auf der niedrigsten Hardwareebene vielleicht richtig ... die Ethernet-Schaltung "zieht", was der Spannungspegel in bestimmten Intervallen ist. (Aber der Begriff "Ziehen" kann geradezu falsch sein, wenn man auf Betriebssystemebene spricht.) Wenn Sie über Spannungspegel sprechen und genau wissen, wie Dinge ausgelöst werden, werden natürlich weder die elektrische noch die optische Physik die Begriffe "Push" verwenden "oder" ziehen "zur Beschreibung elektrischer Felder und Potentiale, aber nehmen wir an, wir sind alle Programmierer, hier keine Physiker. :-)

Der Code, der einen Port abhört, wartet nur auf eine Nachricht vom Netzwerk.

Immer wenn der Ethernet-Chip eine Nachricht empfängt, wird eine Unterbrechung ausgelöst. Der Kernel behandelt diese Unterbrechung und leitet die Nachricht an den Netzwerktreiber weiter. Diese Nachricht durchläuft den TCP / IP-Stapel und wird entweder herausgefiltert oder an den Code übergeben, der den Port abhört.

Die Ethernet-Hardware ist diejenige, die das physische Kabel (oder das drahtlose Kabel) abfragt. Wenn es einen "guten" Grund gibt, wird der Prozessor unterbrochen. Der Prozessor wird unseren richtigen Treiber ermitteln, der den Interrupt behandelt. Der Interrupt-Handler behandelt das Ereignis (Lese- / Schreibdaten). Der Treiber weist die Os außerdem an, alle wartenden Threads zu aktivieren.