TCP/IP学习(27)——协议初始化与简要的接收/发送流程

最新推荐文章于 2025-04-09 00:30:00 发布

scdxmoe

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分类专栏： linux网络协议栈文章标签： TCPIP linux内核

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本文详细解析了Linux内核中TCP/IP协议栈的初始化过程，包括核心组件的注册与配置，如TCP、UDP协议的注册，ICMP协议的添加等，并介绍了数据包发送与接收的基本流程。

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摘自：http://blog.chinaunix.net/uid-23629988-id-264304.html

本文的copyleft归gfree.wind@gmail.com所有，使用GPL发布，可以自由拷贝，转载。但转载请保持文档的完整性，注明原作者及原链接，严禁用于任何商业用途。
作者：gfree.wind@gmail.com
博客：linuxfocus.blog.chinaunix.net

从今天开始的源码学习，就不再拘泥于一行语句的具体含义，而是将注意力主要集中在整体流程和框架上。

TCP/IP协议的初始化函数为inet_inet，由fs_initcall(inet_init); 在系统启动时，自动调用。

static int __init
 inet_init(void)

{

    struct sk_buff *dummy_skb;

    struct inet_protosw *q;

    struct list_head *r;

    int rc = -EINVAL;

    BUILD_BUG_ON(sizeof(struct inet_skb_parm) > sizeof(dummy_skb->cb));

     /* 申请reserved ports的bitmap
 */

    sysctl_local_reserved_ports = kzalloc(65536 / 8, GFP_KERNEL);

    if (!sysctl_local_reserved_ports)

        goto out;

     /*
     注册TCP,UDP和RAW协议 
     */

    rc = proto_register(&tcp_prot, 1);

    if (rc)

        goto out_free_reserved_ports;

    rc = proto_register(&udp_prot, 1);

    if (rc)

        goto out_unregister_tcp_proto;

    rc = proto_register(&raw_prot, 1);

    if (rc)

        goto out_unregister_udp_proto;

    /*

     *    Tell SOCKET that we are alive...

     */

     /* 注册Inet familiy*/

    (void)sock_register(&inet_family_ops);

#ifdef CONFIG_SYSCTL

    ip_static_sysctl_init();

#endif

    /*

     *    Add all the base protocols.

     */

     /*
     添加协议：ICMP，UDP，TCP和IGMP。
     从这里就可以看出，内核中支持的TCP/IP协议种类
     */

    if (inet_add_protocol(&icmp_protocol, IPPROTO_ICMP) < 0)

        printk(KERN_CRIT "inet_init: Cannot add ICMP protocol\n");

    if (inet_add_protocol(&udp_protocol, IPPROTO_UDP) < 0)

        printk(KERN_CRIT "inet_init: Cannot add UDP protocol\n");

    if (inet_add_protocol(&tcp_protocol, IPPROTO_TCP) < 0)

        printk(KERN_CRIT "inet_init: Cannot add TCP protocol\n");

#ifdef CONFIG_IP_MULTICAST

    if (inet_add_protocol(&igmp_protocol, IPPROTO_IGMP) < 0)

        printk(KERN_CRIT "inet_init: Cannot add IGMP protocol\n");

#endif

    /* Register the socket-side
 information for inet_create. */

    /* 初始化inetsw */

    for (r = &inetsw[0]; r < &inetsw[SOCK_MAX]; ++r)

        INIT_LIST_HEAD(r);

     /* 
     将inetsw_array中的协议挂载到inetsw上 
     */

    for (q = inetsw_array; q < &inetsw_array[INETSW_ARRAY_LEN]; ++q)

        inet_register_protosw(q);

     /*
     下面是各个Inet模块的初始化。
     */

    /*

     *    Set the ARP module up

     */

    arp_init();

    /*

     *    Set the IP module up

     */

    ip_init();

    tcp_v4_init();

    /* Setup TCP slab cache for open
 requests. */

    tcp_init();

    /* Setup UDP memory threshold */

    udp_init();

    /* Add UDP-Lite (RFC
 3828) */

    udplite4_register();

    /*

     *    Set the ICMP layer up

     */

    if (icmp_init() < 0)

        panic("Failed to create the ICMP control socket.\n");

    /*

     *    Initialise the multicast router

     */

#if defined(CONFIG_IP_MROUTE)

    if (ip_mr_init())

        printk(KERN_CRIT "inet_init: Cannot init ipv4 mroute\n");

#endif

    /*

     *    Initialise per-cpu ipv4 mibs

     */

    if (init_ipv4_mibs())

        printk(KERN_CRIT "inet_init: Cannot init ipv4 mibs\n");

    ipv4_proc_init();

    ipfrag_init();

     /*
     这个将IP协议注册L2层
     */

    dev_add_pack(&ip_packet_type);

    rc = 0;

out:

    return rc;

out_unregister_udp_proto:

    proto_unregister(&udp_prot);

out_unregister_tcp_proto:

    proto_unregister(&tcp_prot);

out_free_reserved_ports:

    kfree(sysctl_local_reserved_ports);

    goto out;

}

这个初始化函数比较简单，但是已经为我们揭开了TCP/IP架构的面纱的一角。

下面具体说说关键的地方。

proto_register：这个操作主要是为了将注册协议，挂载到/proc文件系统上。通过/proc/net/protocols可以看到注册协议的统计信息；
sock_register；这个操作是注册socket family。也就是socket(2)中的第一个参数所指的family；这样通过family就可以调用对应family的回调函数；
inet_register_protosw：这个操作从名字上看是注册proto，其实我个人觉得实际上是根据socket type注册。这个type也是对应于socket(2)中第二个参数socket_type。这个注册支持重复type，但是如果以前已经存在permanet的type且新的proto与原有的proto协议相同，就会报告冲突。
dev_add_pack(&ip_packet_type)：这个操作是将IP协议注册到2层（ptype_base）当中。当2层协议与ip_packet_type.type(cpu_to_be16(ETH_P_IP))相等时，即收到的2层包的payload为IP协议，即调用ip_packet_type对应的回调函数。

当inet_init执行完时，基本的TCP/IP协议已经挂载完毕。

对于发送流程来说，通过socket(2)建立socket，先通过socket family找到family，也就是inet_family_ops，然后调用create，然后根据socket_type以及proto从inetsw的数组中，找到正确的inetsw，然后将其对应的operation，proto 信息，以及其它信息赋给了socket。那么以后的操作，就可以使用socket中的operation或者proto进行处理了。

对于接受流程来说，首先netif_receive_skb——2层的入口之一为例，当2层type等于ip_packet_type.type时，会调用ip_packet_type的回调函数func，也就是ip_rcv。接收再往后的流程需要再细看看，今天就到这里了。

下次将重点学习数据包的接收流程。