LinuxTCPIP协议栈的关键数据结构SocketBuffer

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1、LinuxTCP/IP协议栈的关键数据结构SocketBuffersk_buff结构可能是linux网络代码屮最重要的数据结构，它表示接收或发送数据包的包头信息。它在vinclude/linux/skbuff.h＞中定义，并包含很多成员变量供网络代码中的各了系统使用。这个结构在linux内核的发展过程中改动过很多次，或者是增加新的选项，或者是重新组织己存在的成员变量以使得成员变量的布局更加清晰。它的成员变量可以人致分为以下几类：•Layout布局•General通用•Feature-specific功能相关•Managementfunctions管理函数这个结构被不同的网络层（MA

2、C或者其他二层链路协议，三层的IP,四层的TCP或UDP等）使用，并门其中的成员变量在结构从一层向另一层传递时改变。L4向L3传递前会添加一个L4的头部，同样，L3向L2传递前，会添加一个L3的头部。添加头部比在不同层Z间拷贝数据的效率更鬲。由于在缓冲区的头部添加数据意味着耍修改指向缓冲区的指针，这是个复杂的操作，所以内核提供了一个函数skb_reserve（在后面的章节中描述）来完成这个功能。协议栈中的每一层在往下一层传递缓冲区前，第一件事就是调用skb.reserve在缓冲区的头部给协议头预留一定的空间。skb」eserve同样被设备驱动使川来对齐接收到包的包头。如果缓冲区向上

3、层协议传递，II」的I办议层的头部信息就没什么用了。例如，L2的头部只有在网络驱动处理L2的协议时有用,L3是不会关心它的信息的。但是，内核并没有把L2的头部从缓冲区中删除,而是把有效荷载的指针指向L3的头部，这样做，可以节省CPU时间。1.网络参数和内核数据结构就像你在浏览TCP/1P规范或者配置内核时所看到的一样，网络代码提供了很多有用的功能，但是这些功能并不是必须的，比如说，防火墙，多播，还冇其他一些功能。人部分的功能都需要在内核数据结构中添加自己的成员变量。因此，sk_buff里血包含了很多像#ifdef这样的预编译指令。例如,在sk_buff结构的最后,你可以找到：str

4、uctskbuff{#ifdefCONFIG_NET_SCHEDu32tcindex;#ifdcfCONFIGNETCLSACTu32tcverd;u32tc_classid;Sendif#endif}它表明，tjindex只有在编译时定义了CONFIG_NET_SCHED符号才有效。这个符号可以通过选择特定的编译选项来定义（例如："DeviceDriversNetworkingsupportNetworkingoptionsQoSand/orfairqueueing"）。这些编译选项可以由管理员通过makeconfig来选择，或者通过一些白动安装工具来选择。前面的例了有两个嵌套的

5、选项：CONFIG_NET_CLS_ACT（包分类器）只冇在选择支持“QoSand/orfairqueueing"时才能生效。顺便提一下，QoS选项不能被编译成内核模块。原因就是，内核编译之后，由某个选项所控制的数据结构是不能动态变化的。一•般来说，如果某个选项会修改内核数据结构（比如说,在sk_buff里面增加一个项tcjndex）,那么，包含这个选项的组件就不能被编译成内核模块。你可能经常需要查找是哪个makeconfig编译选项或者变种定义了某个#ifdef标记,以便理解内核中包含的某段代码。在2.6内核屮，最快的，杏找它们之间关联关系的方法,就是查找分布在内核源代码树中的k

6、config文件中是否定义了相应的符号（每个目录都有一个这样的文件）。在2.4内核中，你需要查看Documentation/Configure.help文件。1.LayoutFields冇些sk.buff成员变量的作用是方便查找或者是连接数据结构本身。内核可以把sk_buff组织成一个双向链表。当然，这个链表的结构要比常见的双向链表的结构复杂一点。就像任何一个双向链表-一样，sk_buff中有两个指针next和prev,其中，next指向下一个节点，而prev指向上一个节点。但是，这个链表还有另一个需求：每个sk_buff结构都必须能够很快找到链表头节点。为了满足这个需求，在第一个

7、节点前面会插入另一个结构sk_buff_head,这是一个辅助节点，它的定义如下：structskbuffhead{/*Thesetwomembersmustbefirst.*/structskbuff*next;__u32spinlock_tqlcn;lock;};qlen代表链表元素的个数。lock用于防止对链表的并发访问。sk_buff和sk_buff_head的前两个元素是一样的：next和prev指针。这使得它们可以放到同一个链表中,尽管sk_buff_he