linux内核网络收包过程—UDP协议处理

Posted 2022-05-24 为了维护世界和平_

目录

网络收包总结

在开始收包前

在数据到后

UDP协议处理

重要结构体关系图

recvfrom系统调用流程

数据接收与等待

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网络收包总结

在开始收包前

1. 创建ksoftirqd线程，用来处理软中断；
2. 协议栈注册，如ip,udp,tcp；
3. 网卡驱动初始化，将DMA准备好，把NAPI的poll函数地址告诉内核；
4. 启动网卡，分配RX,TX队列，注册中断对应的函数。

在数据到后

1. 网卡将数据帧通过DMA搬运到内存的RingBuffer中，然后向CPU发出软中断；
2. CPU响应中断请求，调用网卡启动时注册的中断处理函数；
3. 中断函数记录中断数等，基本没有做什么，发起软中断；
4. 内核线程ksoftirqd线程发现有软中断来，先关闭硬中断；
5. ksoftirqd线程开始调用驱动的poll函数收包；
6. poll函数将收到的包送到协议栈的ipc_rcv函数；
7. ip_rcv函数将数据送到udp包送到udp_rcv，tcp包送到tcp_rcv。

UDP协议处理

udp接数据调用关系如下

int udp_rcv(struct sk_buff *skb)

	return __udp4_lib_rcv(skb, &udp_table, IPPROTO_UDP);

int __udp4_lib_rcv(struct sk_buff *skb, struct udp_table *udptable,
		   int proto)

    //根据 skb 来寻找对应的socket
	sk = __udp4_lib_lookup_skb(skb, uh->source, uh->dest, udptable);
	if (sk)
		return udp_unicast_rcv_skb(sk, skb, uh);
...
    //如果没有找到，则发送⼀个⽬标不可达的 icmp 包
	icmp_send(skb, ICMP_DEST_UNREACH, ICMP_PORT_UNREACH, 0);


//udp_unicast_rcv_skb->udp_queue_rcv_skb
static int udp_queue_rcv_skb(struct sock *sk, struct sk_buff *skb)

	struct sk_buff *next, *segs;
	int ret;

	if (likely(!udp_unexpected_gso(sk, skb)))
		return udp_queue_rcv_one_skb(sk, skb);

	BUILD_BUG_ON(sizeof(struct udp_skb_cb) > SKB_SGO_CB_OFFSET);
	__skb_push(skb, -skb_mac_offset(skb));
	segs = udp_rcv_segment(sk, skb, true);
	skb_list_walk_safe(segs, skb, next) 
		__skb_pull(skb, skb_transport_offset(skb));
		ret = udp_queue_rcv_one_skb(sk, skb);
		if (ret > 0)
			ip_protocol_deliver_rcu(dev_net(skb->dev), skb, -ret);
	
	return 0;

重要结构体关系图

socket、sock、proto、proto_ops关系图如下

recvfrom系统调用流程

数据接收与等待

struct sk_buff *__skb_recv_udp(struct sock *sk, unsigned int flags,
			       int noblock, int *off, int *err)


	do 
		struct sk_buff *skb;

		do 
			spin_lock_bh(&queue->lock);
			skb = __skb_try_recv_from_queue(sk, queue, flags,
							udp_skb_destructor,
							off, err, &last);
		    ...

			sk_busy_loop(sk, flags & MSG_DONTWAIT);
		 while (!skb_queue_empty_lockless(sk_queue));

	 while (timeo &&
		 !__skb_wait_for_more_packets(sk, &sk->sk_receive_queue,
					      &error, &timeo,
					      (struct sk_buff *)sk_queue));


EXPORT_SYMBOL(__skb_recv_udp);

        如果没有数据，且⽤户也允许等待，则将调⽤ __skb_wait_for_more_packets() 执⾏等待操作，它加⼊会让⽤户进程进⼊睡眠状态。         等待队列与入队列的关系待理解（Fixme）

参考

https://course.0voice.com/v1/course/intro?courseId=2&agentId=0

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