M. Tim Jones, 資深首席軟件工程師, eMulex

2006 年 4 月 10 日

流控制傳輸協(xié)議（Stream Control Transmission PRotocol，SCTP）是一種可靠的傳輸協(xié)議，它在兩個(gè)端點(diǎn)之間提供穩(wěn)定、有序的數(shù)據(jù)傳遞服務(wù)（非常類(lèi)似于 TCP），并且可以保護(hù)數(shù)據(jù)消息邊界（例如 UDP）。然而，與 TCP 和 UDP 不同，SCTP 是通過(guò)多宿主（Multi-homing）和多流（Multi-streaming）功能提供這些收益的，這兩種功能均可提高可用性。在本文中，我們將學(xué)習(xí) linux® 2.6 內(nèi)核中 SCTP 的要害特性，并通過(guò)服務(wù)器和客戶機(jī)的源代碼了解該協(xié)議提供多流的能力。

SCTP 是在 ip 網(wǎng)絡(luò)上使用的一種可靠的通用傳輸層協(xié)議。盡管 SCTP 協(xié)議最初是為發(fā)送電話信號(hào)而設(shè)計(jì)的（RFC 2960），但帶來(lái)了一個(gè)意外的收獲：它通過(guò)借鑒 UDP 的優(yōu)點(diǎn)解決了 TCP 的某些局限。SCTP 提供的特性使套接字初始化的可用性、可靠性和安全性都得以提高。（圖 1 給出了 IP 堆棧的層次化架構(gòu)。）

本文簡(jiǎn)要介紹了 Linux 2.6 內(nèi)核中 SCTP 的概念，重點(diǎn)介紹了一些高級(jí)特性（例如多宿主和多流），并且給出了服務(wù)器和客戶機(jī)的部分代碼片斷（并給出了一個(gè)可以獲得更多代碼的 URL），從而展示了這種協(xié)議提供多流的能力。

下面讓我們開(kāi)始介紹 IP 堆棧的內(nèi)容。

IP 堆棧

Internet 協(xié)議套件被劃分成幾層；每層都提供特定功能，如圖 1 所示。

自下而上：

• 鏈路層（link layer） 提供了通信介質(zhì)的物理接口（例如以太網(wǎng)設(shè)備）。
• 網(wǎng)絡(luò)層（network layer） 負(fù)責(zé)治理網(wǎng)絡(luò)中的報(bào)文移動(dòng)，具體來(lái)說(shuō)就是確保報(bào)文都到達(dá)自己的目標(biāo)（也稱(chēng)為路由）。
• 傳輸層（transport layer） 為應(yīng)用層控制了報(bào)文在兩臺(tái)主機(jī)之間的流動(dòng)。它還代表通信的應(yīng)用程序端點(diǎn)，稱(chēng)為 端口（port）。
• 最后，應(yīng)用層（application layer） 對(duì)通過(guò)套接字傳遞數(shù)據(jù)具有深刻的意義。這些數(shù)據(jù)可能包括通過(guò)簡(jiǎn)單郵件傳輸協(xié)議（Simple Mail Transport Protocol，SMTP）發(fā)送的 e-mail 消息，或通過(guò)超文本傳輸協(xié)議（Hypertext Transport Protocol，HTTP）呈現(xiàn)的 Web 頁(yè)面。

所有應(yīng)用層協(xié)議都使用套接字層作為與傳輸層協(xié)議之間的接口。Sockets API 是由 UC Berkeley 在 BSD UNIX® 操作系統(tǒng)上開(kāi)發(fā)的。

在深入鉆研 SCTP 之前，讓我們首先簡(jiǎn)單回顧一下傳統(tǒng)的傳輸層協(xié)議。

傳輸層協(xié)議

兩種最流行的傳輸層協(xié)議是傳輸控制協(xié)議（TCP）和用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議（UDP）：

• TCP 是一種可靠的協(xié)議，它可以確保有序地發(fā)送數(shù)據(jù)，并治理網(wǎng)絡(luò)中的擁塞問(wèn)題。
• UDP 是一種面向消息的協(xié)議，它不能確保有序地發(fā)送數(shù)據(jù)，也無(wú)法治理網(wǎng)絡(luò)擁塞的問(wèn)題。

然而，UDP 是一種快速協(xié)議，可以保護(hù)自己傳輸?shù)南⒌倪吔纭?/p>

本文引出了另外一個(gè)選擇：SCTP。它提供了像 TCP 一樣可靠、有序地發(fā)送數(shù)據(jù)的功能，但卻以像 UDP 一樣面向消息的方式來(lái)進(jìn)行操作，這可以保護(hù)消息邊界。SCTP 還提供了幾個(gè)高級(jí)特性：

• 多宿主（Multi-homing）
• 多流（Multi-streaming）
• 初始化保護(hù)（Initiation protection）
• 消息分幀（Message framing）
• 可配置的無(wú)序發(fā)送（Configurable unordered delivery）
• 平滑關(guān)閉（Graceful shutdown）