目前,大多数嵌入式设备都具有存储容量小、处理速度慢和网络应用单一等特点。在这样的嵌入式系统中应用传统的单块式网络协议栈就存在一些问题:一是如果协议栈中某个子协议功能需要升级,就要升级整个协议栈甚至重新编译全部内核文件,工作流程复杂:二是协议栈不够灵活,不能根据嵌入式系统对网络通信的实际需求配置协议栈内容。这两个问题的解决对于改善协议栈开发、升级流程,实现嵌入式系统网络协议栈的可配置性具有重要的意义。 针对以上两个问题,本文将构件化软件开发方法引入到协议栈的改造中。首先设计了一个协议栈构件化框架,并提出了该框架的特征及设计原则。该框架主要由协议构件、构件库、构件开发平台和构件化操作系统四个部分组成。通过研究协议栈构件化框架,能够使协议栈开发人员对系统有整体的认识,并将大大提高协议栈开发、升级的效率。 其次,针对Linux中网络协议栈的特点,提出了两种可行的协议构件粒度划分策略,分别为按子协议划分构件和按应用对象划分构件。其中按子协议划分构件后协议构件粒度较大,但有利于构件的组装和管理;按应用对象构件化后协议构件粒度趋近于最佳状态,但构件的拆分和组装工作变得相对复杂。 最后,本文利用Linux的模块化机制实现了Linux中网络协议栈的子协议构件化。实验结果表明,协议栈构件化后网络性能虽略有下降,但可以减小操作系统的内核尺寸,加速协议栈的开发、升级过程,并实现了协议栈的可配置性,其成果完全可以用于对网络性能要求不高的嵌入式系统中。