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校验和快速计算方法

先将代码贴上

uint16_t cal_checksum(uint32_t *pstart,uint16_t len){    uint64_t checksum;    uint32_t *pend;    uint32_t v0,v1,v2,v3,v4;     checksum = 0;    pend = (uint32_t*)((char*)pstart + (len & (~0xF)));    while(pstart < pend)    {        v0 = *pstart;        v1 = *(pstart+1);        v2 = *(pstart+2);        v3 = *(pstart+3);        checksum += v0;        checksum += v1;        checksum += v2;        checksum += v3;        pstart += 4;    }    len = len & 0xF;    pend = (uint32_t*)((char*)pstart + (len & (0xF)));    while(pstart < pend)    {        v0 = (uint32_t)(*(uint16_t*)pstart);        v1 = (uint32_t)(*((uint16_t*)pstart+1));        checksum += v0;        checksum += v1;        pstart += 1;    }    switch(len & 0x3)    {        case 3:            v0 = (uint32_t)(*(uint16_t*)pstart);            v1 = ((uint32_t)(*((uint8_t*)pstart+2)) << 8);            checksum += v0;            checksum += v1;            break;        case 2:            v0 = (uint32_t)(*(uint16_t*)pstart);            checksum += v0;            break;        case 1:            v0 = ((uint32_t)(*((uint8_t*)pstart+2)) << 8);            checksum += v0;        default:            break;    }    checksum = (checksum>>32) + (checksum&0xFFFFFFFF);    checksum = (checksum>>32) + (checksum&0xFFFFFFFF);    checksum = (checksum>>16) + (checksum&0xFFFF);    checksum = (checksum>>16) + (checksum&0xFFFF);    return checksum ^ 0xFFFF;}

RFC规定的checksum的计算方法是对每两个字节当做一个数进行计算,出现进位则加到低位上。

此处的代码优化有两个点:

1  交叉使用变量,以便节省装载延迟导致CPU等待

2  一次加法完成两对16字节数据相加,低16位进位则先加到高16位上,最终高16位也会加回低16位;为了防止高16位溢出,使用了uint64_t类型以便记录溢出

优化的第二条借鉴自Cavium的代码,不过可惜的是其代码由于使用非对齐加载以及未使用第一条优化,并且判断条件过多等,导致其性能严重低下。

优化后的代码性能基本上达到,cycle_num = len / 2,也就是说一个1500的数据包大概只需要不到800个cycles就能够完成checksum计算(CPU 1GHZ);

当然此代码也存在限制,那就是pstart指针至少需要4字节对齐,这就是为什么将其类型写成uint32_t*的原因。若不对齐,轻者严重影响效率;重者CPU出错。

一般来说,buff的首地址至少4字节对齐,计算checksum时,数据应该都已经在buff中装配好了,假设说buff中的开始数据是MAC头,接着是IP头,再跟着TCP头,那么只需要将

checksum=0

替换成

checksum=*(uint16_t*)pstart;

pstart = (uint32_t*)((uint16_t*)pstart+1);

len -=2;

即可直接将IP的payload首地址直接传进更正之后的函数,这是因为不管是Ethernet II还是802.3定义的MAC头都满足4n+2字节,甚至VLAN字段数据长度也是4的倍数。

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