Linux 网络子系统: sk_buffer 详细分析

最新推荐文章于 2021-07-06 07:10:03 发布

rstevens

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CC 4.0 BY-SA版权

分类专栏： 03. Linux Networking Subsystem Study 文章标签： buffer linux 网络 struct header socket

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/rstevens/article/details/1559447

本文详细分析了Linux网络子系统中的关键结构sk_buffer，讲解了其在TCP/IP栈中的作用，特别是在数据包发送和接收中的重要性。文章探讨了sk_buffer的定义、成员变量、内存管理，以及如何避免数据拷贝以提高性能。通过对sk_buffer的理解，读者可以更好地掌握内核代码，并学习到设计技巧。

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Linux 网络子系统

sk_buffer 详细分析

作者：小马哥 rstevens (rstevens2008@hotmail.com)

欢迎转载，未经允许，请勿用于商业目的

1. 定义

Packet：通过网卡收发的报文，包括链路层、网络层、传输层的协议头和携带的数据

Data Buffer：用于存储 packet 的内存空间

SKB： struct sk_buffer 的简写

2. 概述

Struct sk_buffer 是 linux TCP/IP stack 中，用于管理Data Buffer的结构。Sk_buffer 在数据包的发送和接收中起着重要的作用。

为了提高网络处理的性能，应尽量避免数据包的拷贝。Linux 内核开发者们在设计 sk_buffer 结构的时候，充分考虑到这一点。目前 Linux 协议栈在接收数据的时候，需要拷贝两次：数据包进入网卡驱动后拷贝一次，从内核空间递交给用户空间的应用时再拷贝一次。

Sk_buffer结构随着内核版本的升级，也一直在改进。

学习和理解 sk_buffer 结构，不仅有助于更好的理解内核代码，而且也可以从中学到一些设计技巧。

3. Sk_buffer 定义

struct sk_buff {

                struct sk_buff                     *next;

                struct sk_buff                     *prev;

                struct sock                          *sk;

                struct skb_timeval             tstamp;

                struct net_device         *dev;

                struct net_device         *input_dev;

                union {

                                struct tcphdr       *th;

                                struct udphdr      *uh;

                                struct icmphdr    *icmph;

                                struct igmphdr    *igmph;

                                struct iphdr          *ipiph;

                                struct ipv6hdr      *ipv6h;

                                unsigned char     *raw;

                } h;

                union {

                                struct iphdr          *iph;

                                struct ipv6hdr      *ipv6h;

                                struct arphdr       *arph;

                                unsigned char     *raw;

                } nh;

                union {

                              unsigned char     *raw;

                } mac;

                struct dst_entry                 *dst;

                struct     sec_path              *sp;

                char                                       cb[40];

                unsigned int                         len,

                                                                data_len,

                                                                mac_len,

                                                                csum;

                __u32                                    priority;

                __u8                                       local_df:1,

                                                                cloned:1,

                                                                ip_summed:2,

                                                                nohdr:1,

                                                                nfctinfo:3;

                __u8                                       pkt_type:3,

                                                                fclone:2;

                __be16                                  protocol;

                void                                        (*destructor)(struct sk_buff *skb);

                /* These elements must be at the end, see alloc_skb() for details. */

                unsigned int                         truesize;

                atomic_t                               users;

                unsigned char                     *head,

                                                *data,

                                                *tail,

                                                *end;

};