linux内核网络分析-通用字段“每日读书”

news2025/1/11 16:49:55

这一节讨论sk_buff的主要字段，而这些字段都与特定的内核功能无关。

struct timeval stamp;

通常只对一个已经接收的封包才有意义，这是一个时间戳，用于避哦啊是封包何时被接收，或者有时候用于表示封包预定传输的时间，此字段由netif_rx 函数用net_timestamp设置，而该函数在接收每个封包之后由设备驱动程序调用，对比在第二十一章给出了描述。

struct net_device *dev;

此段描述一个网络设备，其类型net_device 将在本章稍后做出详细说明，由dev所代表的设备的角色，依赖于存储在该缓冲区内的封包是即将传输的还是刚被接收的而定。

当接收到一个封包时，设备驱动程序会用代表接收接口的数据结构的指针更新此字段，如下列取自vortex_rx的代码片段所示，当接收到一帧时，3c95x系列的以太网卡的驱动程序就会调用该函数(在 drivers/net/3c59x.c中)

static int vortex_rx(struct net_device *dev)

{

skb->dev = dev;

skb->protocol = eth_type_trans(skb, dev);

netif_rx(skb);//把封包传到较高的分层。

}

当传输一个封包时，此参数代表的是发送封包的设备，设置此值的代码要比接收封包更为复杂，所以把相关讨论推迟到二十一章和三十五章进行。

有些网络功能允许一些设备按组集合起来代表转移的虚拟借口，由一个虚拟设备驱动程序提供接口服务，当该设备驱动程序被调用时，dev参数会指向此虚拟设备的net_device 数据结构，驱动程序会从其群组中选择一个特定的设备，然后把dev参数改为指向该设备net_devoce数据结构，因此，在这些情况下，在封包处理期间传输设备的指针可能会变化。

struct net_device *input_dev

这是已经被接收的封包所源自的设备，当封包是由本地产生时，其为NULL指针，就Ethernet 设备而言，字段在eth_type_trans中初始化，此字段主要由流量控制traffic control使用。

struct net_device *real_dev

此字段只对虚拟设备有意义，代表的是与虚拟设备所关联的真实设备，例如，Bonding和VLAN接口使用该字段，用以记下真实设备的输入流量是从什么地方接收来的。

union {...} h

union {...} nh

union {...} mac

这些是指向TCP/IP协议栈的报头的指针，h针对L4, nh针对L3，而mac针对L2，每个字段都指向一个由各种结构组成的联合，每个协议的结构都是由内核中该曾来解析，例如h是一个联合，内核所解释的每个L4协议在报头h中都有一个字段，每个联合都有一个名为raw的成员用于初始化，而后续所有的访问都是通过协议指定的成员。

当接收一个数据封包时，负责处理第n层报头的函数，会从第n-1层接收一个缓冲区，而该缓冲区的skb->data 指向第n层报头的开端，处理第n层的函数会为该曾初始化适当的指针，skb->nh 。用以保存skb->data 字段，因为在下一层进行处理时，skb->data 会设成缓冲区内另一个不同的偏移量。这个指针的内容就会丢失，接着，此函数完成第n层的处理，把封包传给第n+1层的处理函数钱，先更新skb->data, 使其指向第n层报头的尾端，也就是第n + 1层报头的开始。

传送一个封包就是此过程的逆过程，而所增加的复杂度就是在每一个层上增加一个新的报头。

struct dst_entry dst

这个结构由路由子系统使用。由于这个数据结构相当复杂，需要了解其他子系统如何工作的知识，因此，推迟到第七部分再予以描述。

char cb[40]

这是一个控制缓冲区control buffer, 或者说是私有信息的存储空间，为每一个层内部使用起维护的作用，该字段在sk_buff结构内静态分配（目前的大小是40个字节），而且容量足以容纳每个层所需要的私有数据。在每一个层的代码中都是通过宏进行访问的，这样使得代码更具有可读性。例如，tcp使用这个空间来存储一个tcp_skb_cb数据结构，该数据结构定义在include /net/tcp.h中。

struct tcp_skb_cb {

__u32 seq;//起始序列号编号

__u32 end_seq; //SEQ + FIN +SYN + datalen

__u32 wlen;//用于计算rtt's

__u8 flags;//TCP报头标志

}

以下是TCP代码用于访问该结构的宏，该宏由一些简单的指针组成。

#define TCP_SKB_CB(__skb) ((struct tcp_skb_cb*)& ((__skb))->cb[0])

以下是TCP子系统在段的收条中填写此结构的案例

int tcp_v4_rcv(struct sk_buff *skb)

{

th = skb->h.th;

TCP_SKB_CB(skb)->seq = ntohl(th->seq);

TCP_SKB_CB(skb)->end_seq = (TCP_SKB_CB(skb)->seq + th->syn + th->fin + skb->len - th->doff * 4);

TCP_SKB_CB(skb)->ack_seq = ntohl(th->ack_seq);

TCP_SKB_CB(skb)->wlen = 0;

TCP_SKB_CB(skb)->flags = skb->nh.iph->tos;

TCP_SKB_CB(skb)->sacked = 0;

}

为了了解cb缓冲区中的参数是如何找回的，可以看一下net/ipv4/tcp_output.c中的tcp_transmit_skb 。tcp用该函数把一个数据段压入IP层以便于传输。

在第二十二章你还将了解IPV4如何采用cb存储有关IP分片的信息。

unsigned int csum

unsigned char ip_sumed

这些代表校验和（checksum）以及相关联的状态标识，其用法将在第十九章予以描述。

unsigned char cloned

当一个boolean 标识置位时，表示该结构是另一个sk_buff 缓冲区的克隆，参见稍后缓冲区的克隆和拷贝一节。

unsigned char pkt_type

此字段会根据帧的L2目的地址进行类型划分，可能的取值列于include/linux/if_packet.h 中，对Ethernet 设备而言，此参数由函数eth_type_trans 进行初始化，在第十三章中将予以描述。

PACKET_HOST

已经收帧的目的地址，即接收接口，换句话说，封包已经达到目的地。

PACKET_MULTICAST

已接收的帧的目的地址是该接口已经注册的多播地址之一。

PACKET_BRODCAST

已接收的帧的目的地址是接收接口的广播地址。

PACKET_OTHERHOST

已经接收的帧的目的地址不属于与该接口相匹配的地址，多播以及广播。因此如果转发机制使能，该帧不得不被转发，否则就会被丢弃。

PACKET_OUTGOING

封包正被发送，此标识的用户是Decnet 协议，并且给每个分流器一个输出封包副本的函数。

PACKET_LOOPBACK

封包正传送到回环设备，由于此标识，当处理回环设备时，内核可以跳过一些真实设备所需要的操作。

PACKET_FASTROUTE

用fastroute 功能路由封包，

第十三章详细描述了这些值如何根据L2目的地址而设置。

__u32 priority

此字段表示正被传输或者转发的封包Qos 登记，如果该封包由本地产生，套接字层灰定义优先级的值，相反的，如果此封包正被转发，则函数rt_tos2priority 会根据IP报头本身的Tos 字段的值而定义此字段的值，此函数的值和第十八章所描述的DSCP 无关，将在第二十六章的ip_forward 函数，一节中讨论其角色。

unsigned short protocol

从L2层的设备驱动程序的角度看，就是用在下一个较高层的协议，典型的协议有IP，IPV6以及ARP，完整的列表可以在include/linux/if_ether.h中找到，由于每种协议都有自己的函数处理例程来处理输入的封包，因此，驱动程序使用这个字段通知其上层使用哪个处理例程，每个驱动程序会调用netif_rx来启动上面的网络分层的处理例程，所以，在该函数调用前protocol字段必须初始化，更多细节参见第十章和第十三章。