linux socket写数据结构,Linux_TCP_IP_协议栈的关键数据结构Socket_Buffer.pdf

我会带着你远行 2023-01-22 02:57 49阅读 0赞

Linux\_TCP\_IP\_协议栈的关键数据结构Socket\_Buffer

Linux TCP/IP 协议栈的关键数据结构 Socket Buffer

sk\_buff 结构可能是 linux 网络代码中最重要的数据结构，它表示接收或发送数据包

的包头信息。它在中定义，并包含很多成员变量供网络代码中

的各子系统使用。

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

新组织已存在的成员变量以使得成员变量的布局更加清晰。它的成员变量可以大致分为以下

几类：

 Layout 布局

 General 通用

 Feature-specific 功能相关

 Management functions 管理函数

这个结构被不同的网络层(MAC 或者其他二层链路协议，三层的 IP，四层的TCP 或

UDP 等)使用，并且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

同层之间拷贝数据的效率更高。由于在缓冲区的头部添加数据意味着要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\_re

serve 在缓冲区的头部给协议头预留一定的空间。

skb\_reserve 同样被设备驱动使用来对齐接收到包的包头。如果缓冲区向上层协议传

递，旧的协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/IP 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，还有其他一些功能。大部分

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 里面包含了很多像\#

ifdef 这样的预编译指令。例如，在 sk\_buff 结构的最后，你可以找到：

struct sk\_buff \{

... ... ...

\#ifdef CONFIG\_NET\_SCHED

\_ \_u32 tc\_index;

\#ifdef CONFIG\_NET\_CLS\_ACT

\_ \_u32 tc\_verd;

\_ \_u32 tc\_classid;

\#endif

\#endif

\}

它表明，tc\_index 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："Device Drivers Networking suppo

rtNetworking options QoS and/or fair queueing")。这些编译选项可以由管理员通

过 make config 来选择，或者通过一些自动安装工具来选择。

前面的例子有两个嵌套的选项：CONFIG\_NET\_CLS\_ACT (包分类器)只有在选择

支持“QoS and/or fair queueing”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 tc\_index )，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 make config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 内核中，最快的，查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 kconfig 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。

2. Layout Fields

有些 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

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