Linux内核网络栈代码的准备知识

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Linux内核网络栈代码的准备知识

　　一.Linux内核网络栈代码的准备知识

　　1. Linux内核ipv4网络部分分层结构：

　　BSD socket层：这一部分处理BSD socket相关操作，每个socket在内核中以struct socket结构体现。这一部分的文件

　　主要有：/net/socket.c /net/protocols.c etc

　　INET socket层：BSD socket是个可以用于各种网络协议的接口，而当用于tcp/ip，即建立了AF_INET形式的socket时，

　　还需要保留些额外的参数，于是就有了struct sock结构。文件主要

　　有：/net/ipv4/protocol.c /net/ipv4/af_inet.c /net/core/sock.c etc

　　TCP/UDP层：处理传输层的操作，传输层用struct inet_protocol和struct proto两个结构表示。文件主要

　　有：/net/ipv4/udp.c /net/ipv4/datagram.c /net/ipv4/tcp.c /net/ipv4/tcp_input.c /net/ipv4//tcp_output.c /net/ipv4/tcp_minisocks.c /net/ipv4/tcp_output.c /net/ipv4/tcp_timer.c

　　etc

　　IP层：处理网络层的操作，网络层用struct packet_type结构表示。文件主要有：/net/ipv4/ip_forward.c

　　ip_fragment.c ip_input.c ip_output.c etc.

　　数据链路层和驱动程序：每个网络设备以struct net_device表示，通用的处理在dev.c中，驱动程序都在/driver/net目

　　录下。

　　2. 两台主机建立udp通信所走过的函数列表

　　| sys_read fs/read_write.c

　　| sock_read net/socket.c

　　| sock_recvmsg net/socket.c

　　| inet_recvmsg net/ipv4/af_inet.c

　　| udp_recvmsg net/ipv4/udp.c

　　| skb_recv_datagram net/core/datagram.c

　　| -------------------------------------------

　　| sock_queue_rcv_skb include/net/sock.h

　　| udp_queue_rcv_skb net/ipv4/udp.c

　　| udp_rcv net/ipv4/udp.c

　　| ip_local_deliver_finish net/ipv4/ip_input.c

　　| ip_local_deliver net/ipv4/ip_input.c

　　| ip_recv net/ipv4/ip_input.c

　　| net_rx_action net/dev.c

　　| -------------------------------------------

　　| netif_rx net/dev.c

　　| el3_rx driver/net/3c309.c

　　| el3_interrupt driver/net/3c309.c

　　＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝

　　| sys_write fs/read_write.c

　　| sock_writev net/socket.c

　　| sock_sendmsg net/socket.c

　　| inet_sendmsg net/ipv4/af_inet.c

　　| udp_sendmsg net/ipv4/udp.c

　　| ip_build_xmit net/ipv4/ip_output.c

　　| output_maybe_reroute net/ipv4/ip_output.c

　　| ip_output net/ipv4/ip_output.c

　　| ip_finish_output net/ipv4/ip_output.c

　　| dev_queue_xmit net/dev.c

　　| --------------------------------------------

　　| el3_start_xmit driver/net/3c309.c

　　3. 网络路径图、重要数据结构sk_buffer及路由介绍

　　Linux-net.pdf 第2.1章第2.3章第2.4章

　　4. 从连接、发送、到接收数据包的过程

　　Linux-net.pdf 第4、5、6章详细阐述

　　二.Linux的tcp-ip栈代码的详细分析

　　1.数据结构(msghdr,sk_buff,socket,sock,proto_ops,proto)

　　bsd套接字层,操作的对象是socket,数据存放在msghdr这样的数据结构：

　　创建socket需要传递family,type,protocol三个参数，创建socket其实就是创建一个socket实例，然后创建一个文件描述符结构，并且互相建立一些关联，即建立互相连接的指针，并且初始化这些对文件的写读操作映射到socket的read，write函数上来。

　　同时初始化socket的操作函数（proto_ops结构),如果传入的type参数是STREAM类型，那么就初始化为SOCKET->ops为inet_stream_ops，如果是DGRAM类型，则SOCKET-ops为inet_dgram_ops。对于inet_stream_ops其实是一个结构体，包含了stream类型的socket操作的一些入口函数，在这些函数里主要做的是对socket进行相关的操作，同时通过调用下面提到的sock中的相关操作完成socket到sock层的传递。比如在inet_stream_ops里有个inet_release的操作，这个操作除了释放socket的类型空间操作外，还通过调用socket连接的sock的close操作，对于stream类型来说，即tcp_close来关闭sock

　　释放sock。

　　创建socket同时还创建sock数据空间，初始化sock,初始化过程主要做的事情是初始化三个队列，receive_queue（接收到的数据包sk_buff链表队列),send_queue(需要发送数据包的sk_buff链表队列),backlog_queue(主要用于tcp中三次握手成功的那些数据包,自己猜的),根据family、type参数，初始化sock的操作，比如对于family为inet类型的，type为stream类型的，sock->proto初始化为tcp_prot.其中包括stream类型的协议sock操作对应的入口函数。

　　在一端对socket进行write的过程中，首先会把要write的字符串缓冲区整理成msghdr的数据结构形式(参见Linux内核2.4版源代码分析大全),然后调用sock_sendmsg把msghdr的数据传送至inet层，对于msghdr结构中数据区中的每个数据包，创建sk_buff结构，填充数据，挂至发送队列。一层层往下层协议传递。一下每层协议不再对数据进行拷贝。而是对sk_buff结构进行操作。

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