随着我国航空航天事业的不断发展,保障飞机的安全飞行也成为了重中之重。机载设备对飞机的安全起到了关键性的作用,因此研究国产OS在机载设备中的应用以及对嵌入式实时操作系统的自主可控成为了关键问题。国产OS作为我国机载设备的核心系统,其对OS的实时性、高效性以及稳定性有着十分高的要求。然而嵌入式设备存在内存等各种资源有限的问题,OS中传统的TCP/IP网络协议栈中协议众多,对内存等各方面的资源占用比较大。在网络协议栈中,网络缓冲区是连接协议栈的一个桥梁,网络协议栈中的数据是通过网络缓冲区进行存放以及发送的,因此所消耗的资源在网络协议栈中占了大部分,为了能够在有限的嵌入式设备中实现网络协议栈需要对其进行相应的裁剪以及重构等设计。本文正是基于这个背景,为国产OS的轻量级网络协议栈设计了一个符合国产OS要求的网络缓冲区,并设计了该缓冲区的管理机制以及相应的缓冲区分配算法。本文首先对目前比较成熟的Lwip网络协议栈的网络缓冲区pbuf,以及Vxworks的网络缓冲区m Blk进行了深入的研究,并将其移植到Linux环境下进行测试,对它们的网络缓冲区的结构、功能以及网络缓冲区的使用有了更深一步的了解,与此同时也对其网络缓冲区的管理机制进行对比分别找到它们缓冲区结构以及管理机制的优缺点,为设计一个符合国产OS网络协议栈的网络缓冲区以及管理机制奠定坚实的基础。其次在多核环境下,多个任务会对网络缓冲区进行访问竞争,而网络缓冲区作为一个共享资源需要一个同步机制来解决多线程下的资源竞争问题。由于锁机制有死锁、优先级反转的问题,本文采用了无锁机制即CAS来实现同步。在设计缓冲区管理机制的过程中发现了一个缓冲区有限问题,因此设计了一个网络缓冲区分配算法BL-FAST解决了该问题。最后对设计的网络缓冲区进行了相关的功能测试以及性能测试。实验测试结果表明本文设计的网络缓冲区能很好地实现基本的初始化、申请、释放、以及数据的存放功能,能够在协议栈中顺利地将数据进行传递,并且所采用的CAS同步方式完美的解决了资源竞争的问题,满足了设计要求并且达到了预期的目标。在多线程环境下其性能方面比已经存在的pbuf和m Blk有了明显的提升,最终实现国产嵌入式OS网络协议栈的高性能通信,加快促进国产OS的发展,丰富我国国产机载设备的可选性,推动国产机载设备自主可控。