TCP/IP源码学习(55)——skb接收层次间的关键结构

作者：[e-mail]
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众所周知，OSI的网络结构虽然被定义为7层，然后应用广泛的TCP/IP却只有四层或五层——关于TCP/IP是四层，还是五层，各有说法。

那么对于Linux Kernel来说，我个人认为四层的划分比较合适，分别Driver Interface Layer，Internet Layer，Transport Layer，和 Socket Application Layer。那么skb数据包是如何在各层次之间进行上下流动，传递的呢。以前我画过一个简单发送流程图，其流程还是比较简单的。基本上就是socket-》指定协议的发送函数-》IP层的发送函数-》路由-》Neighbour-》网卡。

今天看一下skb数据包如何从下向上传递，其层次间的关键结构

需要说明的是：

1. skb的起点以net_receive_skb为开始；

2. 这个流程图省略了很多中间的步骤和检查，如netfilter,等；

下面是流程说明：

1. 进入net_receive_skb，这时skb刚刚从网卡的缓存中读取出来，也就是说刚刚有了一个skb；

2. 根据L2层的数据包格式，得到L3层的数据包类型，如IPv4，IPv6或者x.25等；

3. 根据L2的类型，从ptype_base中得到对应L3类型，如ip_packet_type；

4. ip_packet_type的成员函数func为处理IP包的handler，即ip_rcv；

5. 查找路由，根据路由结果dst，通过dst->input得到接收包的处理函数即ip_local_deliver；

6. 根据L3的类型，得到L4的协议类型，从inet_protos得到对应L4类型，如udp_protocol；

7. L4类型有自己的处理函数，对应udp_protocol来说，即udp_rcv；

8. 对应UDP或者TCP，都是维护了该协议的socket的hash表，通过五元组信息tuple，找到对应的socket。

下面看一下这一流程中，衔接各层次间的关键结构：

1. ptype_base是一个struct list_head的数组；

2. ip_packet_type:

static struct packet_type ip_packet_type __read_mostly = {
    .type = cpu_to_be16(ETH_P_IP), //3层类型
    .func = ip_rcv,  //3层的接收函数
    //下面这三个函数无需关心，为对网卡feature的一种支持
    .gso_send_check = inet_gso_send_check,
    .gso_segment = inet_gso_segment,
    .gro_receive = inet_gro_receive,
    .gro_complete = inet_gro_complete,
};

3. inet_protos为一个struct net_protocol类型的数组

4. 以udp_protocol为例

static const struct net_protocol udp_protocol = {
    .handler =  udp_rcv, //4层dup的接收报文入口
    .err_handler =  udp_err,
    .gso_send_check = udp4_ufo_send_check,
    .gso_segment = udp4_ufo_fragment,
    .no_policy =    1,
    .netns_ok = 1,
};

上面基本就是skb接收过程中，连接各层次的关键结构。不知道大家有没有想过，为什么ptype_base是使用链表，而inet_protos使用的是数组。

我认为是因为对于L2层来说，要支持的L3层协议类型，由于历史原因并没有得到统一的定义。这样造成了类型的数值有重合。所以只能使用链表来实现。而对于inet_protos来说，作为IP协议的L4协议容器。IP协议对于自己的L4协议类型，自然可以保证其值不冲突。因此一个普通数组即可完成任务。