IP 层收发报文简要剖析6--ip报文输出3 ip_push_pending_frames

Posted 2021-11-29 codestack

L4层的协议会把数据通过ip_append_data或ip_append_page把数据线放在缓冲区，然后再显示调用ip_push_pending_frames传送数据。

把数据放在缓冲区有两个优点，一方面，缓冲区的数据可以被后续的一些函数使用，构成一些片段；另一方面，把数据放缓冲区，等缓冲区满了（达到PMTU）再传送数据，可以更有效率。

如果在一些情况下，L4层希望去放在缓冲区的数据立即被传输，那么在调用ip_append_data把数据放缓冲区后，立即调用ip_push_pending_frames进行传输。

ip_push_pending_frames：其作用为将输出队列上的多个片段合成一个完整的ip数据报文，并通过ip_output输出；此函数相当于一个notify函数，当4层决定传输帧到ip层的时候，他就需要调用这个函数.通过前面我们知道此时所有的数据(如果不支持Scatter/Gather I/O),都在sk_write_queue中；

根据是否使用分散聚集I/O 封包数据的组织和在sk_buf结构中的组织会有所不同：

 

int ip_push_pending_frames(struct sock *sk, struct flowi4 *fl4)
{
    struct sk_buff *skb;

    skb = ip_finish_skb(sk, fl4);
    if (!skb)
        return 0;

    /* Netfilter gets whole the not fragmented skb. */
    return ip_send_skb(sock_net(sk), skb);
}

 

static inline struct sk_buff *ip_finish_skb(struct sock *sk, struct flowi4 *fl4)
{
	return __ip_make_skb(sk, fl4, &sk->sk_write_queue, &inet_sk(sk)->cork.base);
}

 函数__ip_make_skb除了填充L3头外，还对skb的组织进行了修改：

所有的大小都会在第一个skb中体现，即本例中skb->len=load+L3+L4
后续调用ip_finish_output进行发送

 __ip_make_skb 简析

如果路径rt开启了PMTU 且没有被锁定ip_dont_fragment
 IP_PMTUDISC_DO  路径mtu发现开启   则禁止分片

/*
 *    Combined all pending IP fragments on the socket as one IP datagram
 *    and push them out.
 */
struct sk_buff *__ip_make_skb(struct sock *sk,
                  struct flowi4 *fl4,
                  struct sk_buff_head *queue,
                  struct inet_cork *cork)
{
    struct sk_buff *skb, *tmp_skb;
    struct sk_buff **tail_skb;
    struct inet_sock *inet = inet_sk(sk);
    struct net *net = sock_net(sk);
    struct ip_options *opt = NULL;
    struct rtable *rt = (struct rtable *)cork->dst;
    struct iphdr *iph;
    __be16 df = 0;
    __u8 ttl;

    skb = __skb_dequeue(queue);/* 发送队列可能为空 */
    if (!skb)
        goto out;
    tail_skb = &(skb_shinfo(skb)->frag_list); /* 获得分片链表 */

    /* move skb->data to ip header from ext header */
    if (skb->data < skb_network_header(skb)) /* 调整data指针位置 */
        __skb_pull(skb, skb_network_offset(skb));
    while ((tmp_skb = __skb_dequeue(queue)) != NULL) { /* 调整所有发送缓冲中的sk_buff的data指针位置，并更新第一个sk_buff的数据长度 */
        __skb_pull(tmp_skb, skb_network_header_len(skb));
        *tail_skb = tmp_skb;
        tail_skb = &(tmp_skb->next);
        skb->len += tmp_skb->len;
        skb->data_len += tmp_skb->len;
        skb->truesize += tmp_skb->truesize;
        tmp_skb->destructor = NULL;
        tmp_skb->sk = NULL;
    }

    /* Unless user demanded real pmtu discovery (IP_PMTUDISC_DO), we allow
     * to fragment the frame generated here. No matter, what transforms
     * how transforms change size of the packet, it will come out.
     */
    skb->ignore_df = ip_sk_ignore_df(sk);

    /* DF bit is set when we want to see DF on outgoing frames.
     * If ignore_df is set too, we still allow to fragment this frame
     * locally. */
    if (inet->pmtudisc == IP_PMTUDISC_DO ||
        inet->pmtudisc == IP_PMTUDISC_PROBE ||
        (skb->len <= dst_mtu(&rt->dst) &&
         ip_dont_fragment(sk, &rt->dst))) /* 不允许分片，或者不需要分片 */
        df = htons(IP_DF);

    if (cork->flags & IPCORK_OPT)/* ip option 保存在cork中， 则使用cork中的option */
        opt = cork->opt;

    if (cork->ttl != 0)/* 选择合适的TTL值 */
        ttl = cork->ttl;
    else if (rt->rt_type == RTN_MULTICAST)
        ttl = inet->mc_ttl;
    else
        ttl = ip_select_ttl(inet, &rt->dst);

    iph = ip_hdr(skb);/* 得到IP报文头的地址 */ 
    iph->version = 4;
    iph->ihl = 5;
    iph->tos = (cork->tos != -1) ? cork->tos : inet->tos;
    iph->frag_off = df;
    iph->ttl = ttl;
    iph->protocol = sk->sk_protocol;
    ip_copy_addrs(iph, fl4);
    ip_select_ident(net, skb, sk);

    if (opt) { /* 
        填充IP option
        看到这里，可以发现opt只可能从cork中获得
         */
        iph->ihl += opt->optlen>>2;
        ip_options_build(skb, opt, cork->addr, rt, 0);
    }

    skb->priority = (cork->tos != -1) ? cork->priority: sk->sk_priority;
    skb->mark = sk->sk_mark;
    /*
     * Steal rt from cork.dst to avoid a pair of atomic_inc/atomic_dec
     * on dst refcount
     */
    cork->dst = NULL;
    skb_dst_set(skb, &rt->dst);

    if (iph->protocol == IPPROTO_ICMP)
        icmp_out_count(net, ((struct icmphdr *)
            skb_transport_header(skb))->type);

    ip_cork_release(cork);
out:
    return skb;
}

View Code

 

/* Output packet to network from transport.  */
static inline int dst_output(struct net *net, struct sock *sk, struct sk_buff *skb)
{
   /*
     * 如果是单播数据包，设置的是ip_output(),
     * 如果是组播数据包，设置的是ip_mc_output().dev_queue_xmit
     */
    return skb_dst(skb)->output(net, sk, skb);
}



int __ip_local_out(struct net *net, struct sock *sk, struct sk_buff *skb)
{
    struct iphdr *iph = ip_hdr(skb);

    iph->tot_len = htons(skb->len);
    ip_send_check(iph);
    return nf_hook(NFPROTO_IPV4, NF_INET_LOCAL_OUT,
               net, sk, skb, NULL, skb_dst(skb)->dev,
               dst_output);
}

int ip_local_out(struct net *net, struct sock *sk, struct sk_buff *skb)
{
    int err;

    err = __ip_local_out(net, sk, skb);
    if (likely(err == 1))
        err = dst_output(net, sk, skb);

    return err;
}