linux内核tcpip协议栈v1.1(2015-5-30 11.0.37)

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1、Linux内核TCPIP协议栈分析Linux-2.6.20•第一部分数据结构、概述及其他•架构•系统调用接口两种调用接口：1、用户进程进行网络调用，通过系统特有的网络调用接口进入内核，在内核中，进一步调用sys_socketcall()结束该过程，在sys_socketcall()中会根据网络系统调用号调用具体的功能。2、另一种系统调用接口是通过普通文件操作来访问网络子系统。虽然有很多操作是网络专用的，但套接口的输入输出可以被当成典型的文件读写操作来进行。2、协议无关接口Linux使用socket来

2、描述套接口，代表通信链路的一端，存储与该链路有关的所有信息。什么叫代表通信链路的一端？每一个进程都会实例化一个socket。Socket结构：/include/linux/net.hsk指向与该套接口相关的传输控制块，传输层使用传输控制块存放套接口需要的信息。比如各种协议相关函数的指针。TCP、UDP、RAWops指向特定的传输协议的操作集接口，不同协议族不同。proto_ops结构中定义的接口函数是从套接口系统调用到传输层调用的入口，因此其成员与socket系统调用基本上是一一对应的。整个prot

3、o_ops结构就是一张套接口系统调用的跳转表，其中的某些操作会继续调用proto结构跳转表中的函数，从而进入具体的传输层或网络层的处理。•套接口缓存保存在进程和网络接口之间相互传递的用户数据，以及其他的一些信息。SKB定义：include/linux/skbuff.hSKB操作函数：net/core/skbuff.c1、SKB的组织structsk_buff*next;structsk_buff*prev;内核把sk_buff组织成为双向链表，为了每个SKB能被头部快速找到，在第一个SKB节点的前面

4、会插入另一个辅助的sk_buff_head结构的头结点。structsk_buff_head{/*Thesetwomembersmustbefirst.*/structsk_buff*next;structsk_buff*prev;__u32qlen;//SKB链表的节点数，队列长度spinlock_tlock;//对链表并发操作需要自旋锁};•数据存储相关structsock*sk;SKB的宿主传输控制块。SKB在由本地产生或者本地接收的时候才有效。当SKB在2层或者3层转发的时候，没有意义，NU

5、LL。unsignedintlen，mac_len，data_lenlen：SKB中数据部分的长度。Mac_len：以太帧首部长度data_len:SG类型和FRAGLIST类型聚合分散I/O存储区中的数据长度。atomic_tusers;引用计数，标识有多少个实体在使用SKB，以此来确定释放SKB的时机。unsignedinttruesize;SKB的实际长度，包括SKB描述符和数据缓存区的长度。如果申请了一个len字节的缓存区，alloc_skb()会将truesize初始化成len+sizeo

6、f(sk_buff)unsignedchar*head,*data,*tail,*end;发送数据时，每一层协议会在head与data之间填充协议首部。•通用的成员变量structskb_timevaltstamp;接收时间戳或者发送时间戳，一般在网络设备收到数据包以后通过netif_receive_skb()调用net_timestamp()进行设置structnet_device*dev;网络设备指针，该字段的设置与SKB是发送包还是接收包有关。在初始化网络设备驱动的时候会分配接受缓存队列，将该

7、指针指向接收到数据包的网络设备。发送数据包时这个字段的设置要复杂的多，见后面。Linux支持虚拟网络设备，dev可能会指向虚拟网络设备。数据包在输入或者输出的时候dev的指针可能会在包处理过程中被改变。structnet_device*input_dev;接收报文最原始的设备，本地生成为NULL。Union{}h、union{}nh、union{}mac分别指向四层、三层、二层协议的首部，联合体内表示能解析的协议。报文从二层向三层传递时指针的变化：发送报文的时候需要为报文加上首部。structdst

8、_entry*dst;目的路由缓存项。不管是输入还是输出的数据包，都需要经过路由子系统的查询得到目的路由缓存项之后，才能确定数据包的流向。charcb[48];SKB信息控制块，用于每层协议私有信息存储空间，TCP常用，这里暂不讨论。union{__wsumcsum;__u32csum_offset;};ip_summed当数据包是一个输入包时，skb->csum表示的是当前数据包的4层的checksum值，skb->ip_summed表示的是四层校验的状态，下面的几