c - 网络的机器代码是什么样的？

Question

最终，我们编写的每一段代码最终都会变成汇编语言，然后变成机器语言。

如果您正在编写汇编程序并希望在两台计算机之间执行简单的连接，您如何知道汇编程序中要使用哪些内存地址(更不用说偏移量了)？您需要知道与操作系统相关的具体地址吗？

我只是想知道如何有人会编写一个真正“干净”和“高效”的消息传递库/编译器 - 让我困惑的是网络通信/IPC 在汇编器中到底是什么样子？

我认为这个答案的一部分可能在于查询与操作系统相关的已知地址？例如0x4545456到0x 60000000包含用于通信X等的Linux内核数据。

Answer 1

这些地址并不特定于您的操作系统。它们特定于您的硬件/系统。访问这些与汇编程序与其他编程语言(例如 C)无关，事实上，大多数设备驱动程序代码(实际与网络硬件交互的代码)通常是用 C 编写的。

这只是网络(以太网) Controller 的一个随机示例:

Intel® 82580EB/82580DB GbE Controller: Datasheet

您的软件(无论是汇编程序还是其他语言)必须对大量寄存器进行编程才能使该东西通过以太网进行实际通信。从一个更简单的示例开始可能会更容易，例如串行端口。让我们构建一个假设的固定波特率串行端口 Controller ，映射到内存:

Address  Meaning
0        RX status (reads 0 when no data to read, 1 a byte is available)
1        RX buffer
2        TX status (reads 0 when ready to send, 1 when busy)
3        TX buffer

现在你的软件，无论是汇编语言还是任何其他语言，都可以通过监视(轮询)地址 2 直到它准备好，将数据传输到另一台计算机，然后将下一个字节写入地址 3。我们还可以通过以下方式从另一台计算机接收数据:监视(轮询)地址 0 以查看数据何时准备就绪，并在数据就绪时从地址 1 读取字节。

在现代操作系统/操作系统中，这些都是物理地址，需要以某种方式映射到虚拟地址。

现实世界的硬件(例如我链接到的硬件)通常会使用中断，因此您不需要轮询。它通常具有 DMA，因此硬件可以直接访问您的数据，而不是逐字节地输入数据。它将处理各种协议(protocol)，并具有用于检查和设置该协议(protocol)各个方面的寄存器。

在现代操作系统中，与硬件的实际交互是在 device driver 中实现的。用户软件可以通过一些API与设备驱动程序交换数据。同样，该用户代码可以用汇编语言或任何其他语言编写。 API 将根据操作系统的不同而有所不同。通信/网络通常构建为“stack”，并在较低级别的协议(protocol)上实现较高级别的协议(protocol)。该堆栈的哪一部分位于用户库中或操作系统的一部分中，在不同的操作系统之间会有所不同。

对于我上面描述的假设设备，API 可能由两个单字节阻塞调用组成:read() 和 write()。然后你使用某种 system call来自汇编程序或高级语言的机制来调用它们并传递参数/检索输出。在某些操作系统中，设备 I/O 可能看起来像文件 I/O，因此您可以使用通用文件读/写在设备上执行操作，操作系统会将这些操作分派(dispatch)给正确的设备驱动程序。此外，在典型的操作系统中，实际的系统调用将通过某种库提供，您也可以从各种编程语言中调用该库。