Phase 4: Network For ACM05, By Mu LI

The Goal Implement a full-duplex, reliable, byte-stream communication with no size limits. Write a chat-room program to test your codes.

The network layer of nachos IP Address  LinkAddress Port Number  Port Number UDP  Embedded in Machine.NetworkLink UDP Packet  Machine.Packet TCP  Embedded in the Network Package TCP Packet  Network.MailMessage TCP Network Daemon  Network.PostOffice TCP Socket  Tuple of (SrcLinkAddr, DestLinkAddr, SrcPort, DestPort)

A Graphic Example Provided

Codes provided machine.NetworkLink.java – provides ordered, unreliable, transmission of limits size packets between nodes machine.Packet.java – transmission unit ID (1 byte) Dst Link Src Link Content Len Data (<= 28 byte)

Your work Define the message formats over Packet.java Design a socket states transition table

A sample format The control bit (FIN, …) take one bit, resp. and is in effect when 1 Blank is just for keeping regular ID (1 byte) Dst Link Src Link Content Len Dst Port Src Port Blank (1byte+4bit) F I N S T P A C K Y Sequence No (4 byte) Data (<=20 byte)

Message Types The message is the type iff all correspond control bits are 1 and the others are 0 Type Control bit Description SYN 请求同目标机器建立连接 SYN/ACK SYN, ACK 同意建立连接 DATA - 数据包 ACK 回答数据包 STP 使对方停止向己传输数据 FIN 通知对方己方数据传输已完成 FIN/ACK FIN, ACK 回答完成通知

The states for socket Name Description Duty CLOSED 无连接 等待连接或者连接已结束 SYN_SENT 已发送SYN 等待SYN/ACK SYN_RECVD 接受到SYN 调用accept() ESTABLISHED 全双工连接已建立 发送接受数据 STP_SENT 已发送STP 不过要将未发送完的数据发完 STP_RECVD 接受到STP 不再发送，不过可以接受 CLOSING 发送FIN 等待FIN/ACK，连接结束

The Events Cause Transition Name Property Description CONNECT 主动调用 程序调用connect() ACCEPT 程序调用accept() RECV 程序调用read() SEND 程序调用write() CLOSE 程序调用close() TIMER 系统自动调用 SYN 接受到数据 接受到SYN包 SYNACK 接受到SYN/ACK包 DATA 接受到DATA包 ACK 接受到ACK包 STP 接受到STP包 FIN 接受到FIN包 FINACK 接受到FIN/ACK包

States Transition Table Cur. State Event New State Operation CLOSED CONNECT SYN_SENT Send(SYN), block等待SYN/ACK RECV - 取数据出队，队为空时失败 SYN SYN_RCVD FIN Send(FINACK) （由于有可能FINACK丢失） TIMER Send(SYN) Deadlock! （双方都等待对方SYN/ACK） SYNACK ESTABLISHED 叫醒等待connect()的线程 DATA, STP, FIN 取数据出队 SEND 列数据入队，移动发送窗口 CLOSE CLOSING STP_SENT 如果发送队列为空，send(FIN) 否则send(STP) 重新发送未收到回答的包 Send(SYN/ACK) DATA 列包入队，send(ACK) ACK 转移发送窗口 STP STP_RCVD 清空发送队列 清空发送队列，send(FIN/ACK)

Class: MailMessage 持有其所对应的machine.Packet格式的对象packet 发送时使用NetworkLink.send()发送packet 重载hashcode()使得其与对应的packet有相同的hash，以便查找

Class: Socket Socket类保存一个端对端的全双工通讯的信息 Socket类继承自machine.Openfile

Socket.Read() 从接收缓冲队列receiveBuffer中读取字节，无等待的返回实际读到的字节数 receiveBuffer中消息按照先后顺序存放至多16个MailMessage，顺序是PostOffice保证的

Socket.Write() 将所需要写的字节分割打包成MailMessage 列队入发送窗口队列sendWindow 当sendWindow满了时，列队入发送缓冲队列sendBuffer

Class: PostOffice PostOffice类是实现状态转移的核心类，它管理所有的消息的发送与接受，维护所有的socket状态 运行时候只有一个实例，内部维护5条进程: 处理中断的receiveHandler和sendHandler 收发消息的receiveThread和sendThread 定时启动发送消息的timeoutThread

Class: NetProcess 主要任务是处理两个新的sysvcall： syscallConnect syscallAccept 首先新建相应的socket，将socket加入进程的descriptor table和PostOffice的socket table。然后维护socket状态，发送SYN，一直等待收到SYN/ACK才返回 syscallAccept 取出SYN，根据消息取出对应的socket，将socket放入进程的descriptor table，维护socket状态

Thank you Q & A