通过socket在PPC和x86之间传递数据结构和应用数据

有时候我们需要在不同体系架构间通过网络传递数据，典型的有两类：一是程序自己定义的data struct, 另一个是应用数据，比如传输一个文件的内容。在我们的场景里，这两类数据都需要在AIX(PPC)和Linux(x86)之间传递。这种情况将不可避免涉及所谓byte order的big-endian和little-endian之间的转换问题。如果你只在一台机器上倒腾数据，那么big还是little根本就不会成为问题，但是对于设备驱动程序而言，需要关注CPU与外设之间对内存数据的解释问题。

1. 程序自定义的数据结构
   x86上的Linux作为server, 通过socket方式传递一个data struct:

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1. struct le_data{
   
2.         uint32_t a;
   
3.         uint32_t b;
   
4.         uint32_t c;
   
5. }__attribute__ ((packed));

Linux server上主要的代码片段如下：

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1. int main(void)
   
2. {
   
3.      struct le_data le_dbuf;
   
4.      int lisfd, connfd;
   
5. 
   
6.      le_dbuf.a = 10;
   
7.      le_dbuf.b = 20;
   
8.      le_dbuf.c = 30;
   
9.      ...
   
10.      wrn = write(connfd, &le_dbuf, sizeof(le_dbuf));
    
11.      ...
    
12. }

AIX client如果需要通过socket得到正确的结构体中的变量b(=20)，则必须做字节转换，否则将得到错误的数值，主要代码片段如下：

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1. struct le_data{
   
2.         uint32_t a;
   
3.         uint32_t b;
   
4.         uint32_t c;
   
5. }__attribute__ ((packed));
   
6. 
   
7. inline uint32_t SwapEndian(uint32_t val)
   
8. {
   
9.         val = (val<<24) | ((val<<8) & 0x00ff0000) |
   
10.                   ((val>>8) & 0x0000ff00) | (val>>24);
    
11.         return val;
    
12. }
    
13. 
    
14. int main(void)
    
15. {
16.       struct le_data ldata;
    
17.       ...
    
18.       err = read(fd, (char *)&ldata, sizeof(ldata));
    
19.       printf("sizeof(ldata) = %lu, ldata.b = %u\n", sizeof(ldata), SwapEndian(ldata.b));
    
20.       ...
    
21. }

在上面的代码中，如果将19行改成：
printf("sizeof(ldata) = %lu, ldata.b = %u\n", sizeof(ldata), ldata.b);
将会得到错误的结果，而不是20. 简单用下图解释一下上述结果（此处假设在x86机器上ldata.a =0x01020304, ldata.b=0x05060708)：


图中左图是通过socket传输前的结构体对象ldata在x86机器内存中的layout，这段内存通过socket传输到PowerPC机器上后，在后者的内存空间中的layout是不变的，如右图所示。对结构体成员变量的解释属于编译器的范畴，所以x86上的ldata.a与PPC上的ldata.a的语义是相同的，但是对于处理器来讲，big与small对内存的解释不同，换言之，同样的ldata.a内存区，x86上处理器认为是0x01020304，而在PPC看来则是0x04030201，所以需要通过SwapEndian（）的转换才可得到正确的值。

但是如果我们将一个文件的内容通过socket从Linux传到AIX上，则不需要关注big与small的转换问题，这是因为本地的文件系统写与读都采用同样的字节序，所以程序本身的代码无需再做额外的工作。文件即内存，除非程序需要自己解读文件中的内容。