【协议森林】深入浅出理解skb_buff

1.前言

在互联网技术里，有两件事最为重要，一个是 TCP/IP 协议，它是万物互联的事实标准；另一个是 Linux 操作系统，它是推动互联网技术走向繁荣的基石。在 Linux内核的协议栈中的实现中，数据结构skb_buff是最关键和最核心的数据，它表示接收或发送数据包的包头信息，并包含很多成员变量供网络代码中的各子系统使用。本文以及后续关于skb_buff的介绍，均来源于经典著作《深入理解linux网络技术内幕》和《linux内核源码剖析：TCP/IP实现》。

2.skb_buff基本原理

内核中sk_buff结构体在各层协议之间传输不是用拷贝sk_buff结构体，而是通过增加协议头和移动指针来操作的。如果是从L4传输到L2，则是通过往sk_buff结构体中增加该层协议头来操作；如果是从L4到L2，则是通过移动sk_buff结构体中的data指针来实现，不会删除各层协议头，这样方式极大的提高CPU工作效率。

sk_buff结构体是linux网络代码中最重要的数据结构，是整个网络传输载体。所以sk_buff结构体里面有很多关于其他功能的成员字段，比如：防火墙，子路由系统，多播等。这些字段并不是一定有的，只有在满足特点条件才有的。所以可以在需要时候再去关心这些成员字段，现在我们只来讲解主要的成员字段。

3.skb_buff主要字段

为了好理解结构中的一些成员字段，先把后面要讲的内容提前说下。sk_buff结构体关联多个其他结构体，主要可以分为：
第一是数据区：由sk_buff中head和end指向的数据块，用来存储sk_buff结构的数据也即是存储数据包的内容和各层协议头。
第二是分片结构：用来表示IP分片的一个结构体，实则上是和sk_buff结构的数据区相连的，即是end指针的下一个字节开始就是分片结构。正因此，分片结构和sk_buff数据区内存分配及销毁时都是一起的。
第三个是分片结构指向的数据区，即是IP分片内容。

struct sk_buff {
   
   
	/* These two members must be first. */
	struct sk_buff		*next;  //  因为sk_buff结构体是双链表，所以有前驱后继。这是个指向后面的sk_buff结构体指针
	struct sk_buff		*prev;  //  这是指向前一个sk_buff结构体指针
	//老版本（2.6以前）应该还有个字段： sk_buff_head *list  //即每个sk_buff结构都有个指针指向头节点
	struct sock		    *sk;  // 指向拥有此缓冲的套接字sock结构体，即：宿主传输控制模块
	ktime_t			tstamp;  // 时间戳，表示这个skb的接收到的时间，一般是在包从驱动中往二层发送的接口函数中设置
	struct net_device	*dev;  // 表示一个网络设备，当skb为输出/输入时，dev表示要输出/输入到的设备
	unsigned long	_skb_ds