关于skb_header_pointer函数

Posted 2020-11-25 liuyanygz

摘自:https://blog.csdn.net/adamska0104/article/details/41245579

 

   最近一段时间看内核代码，总是看到skb_header_pointer函数，这个函数的主要功能很简单，就是从skb字段中获取指定长度到内容到缓存中。函数原型是这个样子的：

static inline void *skb_header_pointer(const struct sk_buff *skb, int offset,
           int len, void *buffer)

   也就是从skb中skb->data开始的offset偏移处，获取len长度的内容到buff中。

  

   看起来这个并没有什么问题，不过无意中在网上搜了一下这个函数，却发现还真有一些别的意义在里面。。好吧，看一下代码，依然是2.6.30版本内核。

static inline void *skb_header_pointer(const struct sk_buff *skb, int offset,
           int len, void *buffer)
    {
       int hlen = skb_headlen(skb);

 

       if (hlen - offset >= len)
          return skb->data + offset;

 

       if (skb_copy_bits(skb, offset, buffer, len) < 0)
          return NULL;

 

       return buffer;
    }

参数为：
   skb：数据包struct sk_buff的指针
   offset：相对数据起始头(如IP头)的偏移量
   len：数据长度
   buffer：缓冲区，大小不小于len

 

   其中skb_headlen()函数的定义为：

static inline unsigned int skb_headlen(const struct sk_buff *skb)
   {
       return skb->len - skb->data_len;
   }

   其中skb->len是数据包长度，在IPv4中就是单个完整IP包的总长，但这些数据并不一定都在当前内存页；skb->data_len表示在其他页的数据长度（包括本skb在其他页中的数据以及分片skb中的数据），因此skb->len - skb->data_len表示在当前页的数据大小。

 

   如果skb->data_len不为0，表示该IP包的数据分属不同的页，该数据包也就被成为非线性化的，函数skb_is_nonlinear()就是通过该参数判断，一般刚进行完碎片重组的skb包就属于此类。

   这样skb_header_pointer()函数就好理解了，先判断要处理的数据是否都在当前页面内，如果是，则返回可以直接对数据处理，返回所求数据指针，否则用skb_copy_bits()函数进行拷贝，下面再来看一下这个函数的实现过程，并不复杂。

 

   /* Copy some data bits from skb to kernel buffer. */

int skb_copy_bits(const struct sk_buff *skb, int offset, void *to, int len)
   {
      int i, copy;
      int start = skb_headlen(skb);

 

      if (offset > (int)skb->len - len)
         goto fault;

 

      /* Copy header. */
      /*拷贝在本页中的部分*/
      if ((copy = start - offset) > 0) {
         if (copy > len)
             copy = len;
         skb_copy_from_linear_data_offset(skb, offset, to, copy);
      if ((len -= copy) == 0)
         return 0;
      offset += copy;
      to     += copy;
     }

 

      /*拷贝本skb中其他碎片的部分*/
      for (i = 0; i < skb_shinfo(skb)->nr_frags; i++) {
         int end;

 

         WARN_ON(start > offset + len);

 

         end = start + skb_shinfo(skb)->frags[i].size;
         if ((copy = end - offset) > 0) {
              u8 *vaddr;

 

              if (copy > len)
                 copy = len;

 

              vaddr = kmap_skb_frag(&skb_shinfo(skb)->frags[i]);
              memcpy(to,
                    vaddr + skb_shinfo(skb)->frags[i].page_offset+
                    offset - start, copy);
              kunmap_skb_frag(vaddr);

 

              if ((len -= copy) == 0)
                  return 0;
              offset += copy;
              to     += copy;
         }
         start = end;
     }

 

     /*拷贝其他碎片skb中的数据部分，对于skb的递归调用*/
     if (skb_shinfo(skb)->frag_list) {
         struct sk_buff *list = skb_shinfo(skb)->frag_list;

 

         for (; list; list = list->next) {
            int end;

 

            WARN_ON(start > offset + len);

 

            end = start + list->len;
            if ((copy = end - offset) > 0) {
                if (copy > len)
                    copy = len;
                if (skb_copy_bits(list, offset - start,
                               to, copy))
                    goto fault;
                if ((len -= copy) == 0)
                    return 0;
                offset += copy;
                to     += copy;
            }
            start = end;
        }
   }
   if (!len)
       return 0;

 

fault:
   return -EFAULT;
}

 

   其中的skb_copy_from_linear_data_offset函数，就是一个线性拷贝的过程，内部是对memcpy的一个封装。

   kmap_skb_frap没有看明白，不过其意思应该是把分片数据所在的page地址映射到了一个内核可访问的虚拟地址上，通过这个虚拟地址完成数据的拷贝，最后再通过kunmap_skb_frag完成映射地址的释放。

 

 

   这些都不是重点，主要的是我在网上看到了这样一些话，便直接把它们拷贝过来吧：

 

   在2.4中是没有这一函数的，因为2.4的netfilter首先进行碎片包重组，随即进行skb的线性化检查，对非线性skb包进行线性化，因此合法skb包进入后续hook点操作时实际skb->data_len就都是0了，可以直接操作。

 

   netfilter的碎片重组函数为ip_ct_gather_frags()，在2.4中碎片重组完还进行线性化，而2.6中重组完就直接返回了，并不进行线性化操作，因此以后在使用的时候必须检查要处理的数据是否在内存页面中。

 

   由于2.6中的碎片重组操作后不进行skb数据包的线性化，因此数据可能存在于不同的内存页面中，对于不在同一页面中的情况不能直接进行数据操作，需要将数据拷贝到一个单独缓冲区后再进行处理。

 

   关于内核为什么这样做，我没找到标志答案，下面是一个网友的回复，也粘贴过来，有机会的话就慢慢了解了：

  

   非线性化很重要的一点是为了支持网卡芯片的一些功能，这些功能可以大大增加TCP的性能。

   如TSO（tcp segment offload），在sendfile中。 系统只是增加file对应的page cache 的引用数，接着将一个个页面放在SKB中发送，一次可以放接近65535 - TCP头的数据。网卡如E1000，会根据MSS大小切割报文并计算校验后发送。