想要做一个与FreeBSD内核相关的毕设，恳请大家给一些意见！

bsdfun

我之前一直在分析FreeBSD内核的网络部分，并进行一些内核编程，下学期就要做毕业设计啦，我很想做一个与FreeBSD内核相关的东西，但是很纠结不知道选择哪个题目比较好。原本毕设题目应该是和导师一起商量着确定的，但是我们学校对FreeBSD了解的老师比较少，所以想更多的靠自己选择一个题目。

我有两个想法，一个想法是以内核模块的方式做一个在内核中运行的纯静态的HTTP服务器，不支持CGI的，尽可能高效的处理连接请求。但怕老师可能会觉得太简单。另外一个想法是修改内核中网卡的驱动，提供一个字符设备接口，让用户空间的进程可以直接收发以太网帧，然后尝试移植FreeBSD中的TCP/IP协议栈到用户空间，做一个带TCP/IP协议栈的http服务器(两者绑定在一起)，这样可以让自己很好的学习TCP/IP协议栈的实现，但是我还是更想在内核中编程，不想把编程的重点放在用户空间。

还有什么其它不错的选择吗？或者有一些参考来源也行呀！

恳请大家给一些意见，非常非常非常感谢呀！

bsdfun

第二个感觉难度有些大，最终不一定能做的出来。

gvim

内核和应用层除了权限不一样，本质没什么区别，没必要看不起用户层。比如你想学学内存管理，不需要到内核层去你照样可以malloc一大块内存出来自己做分配策略（太多的web软件都这样做）。能构建现在这样的软件世界，操作系统只占了两席：Unix和Windows，其他各种软件，matlab,java,python,apache,nginx,firefox,photoshop等等。更多的创造实在用户层。
FreeBSD内核和Linux内核本质没什么区别，翻翻操作系统的书，两者很多概念上的东西是那样的，只是实现不一样，整体代码和架构不一样，因此不要觉得会FreeBSD的老师少他就无法为你提供帮助，在现有的知识范畴里面，如果他能告诉你毕业设计在Linux下面做某件事情，多半你可以考虑在FreeBSD上实施。
第一个想法除了能对Http协议熟悉一些和可能存在的文本解析的话，几乎不能带给你什么东西，因为内核层的限制你连最基本的CGI实现起来都举步维艰，http的解析需要手工解析。而且，“高效的处理连接请求”本身就是伪命题，因为没有CGI或类似handler的http server谈不上处理任何东西，效率何来？
第二个想法如果是想学习Tcp/IP的话，我到建议你用更简单的系统，把操作系统自身的复杂性控制在一定范围，比如eCos(协议占是用的FreeBSD和OpenBSD可选)，或者微内核的东西比如minix。

如果一定想在内核里对网络做手脚，不妨看看某些Linux网络有而FreeBSD没有的功能，但又比较有意义的，给实现了。

bsdfun

回复 3# gvim


    非常感谢您宝贵的意见哈！

内核和应用层确实没有什么本质的区别，无非就是有不同的权限，都是在调用一些API完成一些东西。我丝毫没有看不起用户层的！ 而且我感觉用户层更有创造性！我之所以很想在FreeBSD内核中编程，是想要更好的感受FreeBSD内核的设计，这个只是针对FreeBSD内核这个软件的，“我更想在内核中编程”准确的说应该是“我更想在FreeBSD内核中编程”，因为我感觉FreeBSD内核的代码很优雅漂亮。

至于“高效的处理连接请求”，网络上很多的资源都是静态资源，几乎所有的图片都是静态的，服务器所做的事情就只是读取这些文件，然后发送给客户端。如果这个在内核中做的话，可以避免掉所有的系统调用带来的用户态与内核态的切换、以及用户态与内核态间的数据拷贝，另外还可以引入更多的性能优化方案(比如充分利用page cache等，不过这些我还没有仔细分析过，不知是否真正可行)。也就是说，这个服务器(准确的说是内核中的那部分)的目的就是尽可能高效的处理客户端对静态资源的请求。如果客户端发来CGI请求等自己不能处理的请求的话，完全可以使用某种机制，把这个请求redirect给一个传统的用户空间的进程的，再由它进行处理，不过这部分我并不打算去做。我期望的重点是，在实现基本的HTTP协议之后，尽可能的了解怎么充分的实现磁盘的缓冲机制减少IO、利用网络协议栈中的零拷贝等等，不过不一定能全都做出来。

delphij

友情提示：第二个的第一部分其实已经有人做了 （netmap）：

1. NETMAP(4)              FreeBSD Kernel Interfaces Manual              NETMAP(4)
   
2. 
   
3. NAME
   
4.      netmap -- a framework for fast packet I/O
   
5. 
   
6. SYNOPSIS
   
7.      device netmap
   
8. 
   
9. DESCRIPTION
   
10.      netmap is a framework for fast and safe access to network devices (reach-
    
11.      ing 14.88 Mpps at less than 1 GHz).  netmap uses memory mapped buffers
    
12.      and metadata (buffer indexes and lengths) to communicate with the kernel,
    
13.      which is in charge of validating information through ioctl() and
    
14.      select()/poll(). netmap can exploit the parallelism in multiqueue devices
    
15.      and multicore systems.
    
16. 
    
17.      netmap requires explicit support in device drivers.  For a list of sup-
    
18.      ported devices, see the end of this manual page.
    

复制代码

delphij

另外第一个实际上也有人做过了：

http://openketa.sourceforge.net/

gvim

回复 4# bsdfun


呵呵，别考虑那么多所谓的效率了。效率需要和实用做平衡，效率再高不实用，或者反过来，都是意义不大的东西。
其他情况下效率大部分时候是用钱堆出来的。比如要减少磁盘负载，最根本的方法是消除磁头的移动和减少磁头读写频率，那么目前最好的就是SSD+大内存。
FreeBSD的发展基本有两条线，一条是各大学、研究机构或个人的功能捐赠，另一条是实现其他各系统实现了而又很好的功能。
所有，个人看法还是如果仅当学习的话，先从简单的系统入手；如果想在FreeBSD上练手的话，可以看看其他系统实现了而FreeBSD没有实现的功能试着弄一弄，要不给FreeBSD移植几个驱动呗，呵呵，也能学不少东西。

bsdfun

回复 5# delphij


    非常感谢您的友情提示哈！

netmap我这学期最开始的时候一直在分析，我感觉它为用户空间提供高效的raw packet I/O的思想非常好！这个最初我还是通过未来的研究生师兄的提醒才知道的！如果我做第二个的话，我就打算在内核这部分参看netmap，然后把重点放在用户空间的协议栈的移植上。


回复 6# delphij


    openketa我还没有听说过，非常感谢您提供的宝贵的资料哈！关于把http服务器在内核空间实现最初是一个很直接的想法，但是更多的优化思想我主要是借鉴于tux和khttpd。因为可以在这些优化上深究，我才敢把它作为毕设题目的一个选择。

tux: http://www.stllinux.org/meeting_notes/2001/0719/tux/index.html
khttpd: http://www.fenrus.demon.nl/


再次感谢您提供的宝贵资料哈！

gvim

回复 8# bsdfun


你不如请delphij做你的导师，他可是freebsd src commiter  之一，你grep一下自己的kernel src，可以看到这个名字，呵呵。

bsdfun

回复 7# gvim


    毕设嘛，所以想带有一些研究的性质，多一些性能的发掘，至少是理论上的。而且我感觉FreeBSD作为学术研究的平台很好，代码质量很高！其实我感觉有很多很优秀的东西最初是在FreeBSD中开发的，比如geom、netmap、jail、vimage等等。驱动的话，我们学校有可能会有其他人做，不过更多的是arm和linux上的，这个主要是做嵌入式方向的人多一些，我未来研究生的方向是网络，我想把精力更多的放在网络上边。。