skb_record_rx_queue 简介

skb_record_rx_queue 函数解析

功能

skb_record_rx_queue 是 Linux 网络栈中的一个辅助函数，用于将接收队列的编号（queue index）记录到 skb（socket buffer）中。这个队列编号可以在后续的网络处理流程中被使用，例如用于流量分发、调试或性能分析。

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函数定义

static inline void skb_record_rx_queue(struct sk_buff *skb, u16 rx_queue)

• 参数：
    - skb：指向当前接收的数据包的 struct sk_buff。
    - rx_queue：接收队列的编号（通常由网卡硬件或驱动程序提供）。

• 作用：
    - 将接收队列编号存储在 skb->queue_mapping 中。
    - skb->queue_mapping 是 sk_buff 结构中的一个字段，专门用于记录数据包所属的接收队列编号。

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使用场景

1. 多队列网卡（Multiqueue NICs）：
      - 在现代网卡中，接收数据包时通常会使用多个硬件接收队列（RX Queues）。
      - 不同的接收队列可能绑定到不同的 CPU 核心，以实现多核并行处理，提高网络性能。
      - skb_record_rx_queue 将数据包所属的接收队列编号记录下来，供后续流程使用。

2. RPS（Receive Packet Steering）：
      - RPS 是一种通过软件实现的多核负载均衡技术。
      - 在 RPS 中，接收到的数据包会根据其五元组信息计算哈希值，并映射到某个 CPU 核心进行处理。
      - skb->queue_mapping 提供了数据包原始的接收队列信息，用于辅助 RPS 的决策。

3. 流量分发和调试：
      - 在某些场景下，需要根据数据包所属的接收队列进行流量分类或调试。
      - 例如，可以通过分析 skb->queue_mapping 来确定某个队列是否存在拥塞或性能瓶颈。

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代码示例

1. 在驱动程序中的调用

在网卡驱动程序中，当数据包被硬件放入某个接收队列时，驱动会调用 skb_record_rx_queue 将该队列编号记录到 skb 中。例如：

// 假设当前数据包属于第 3 个接收队列
u16 rx_queue = 3;

// 将接收队列编号记录到 skb
skb_record_rx_queue(skb, rx_queue);

2. 在上层网络栈中的使用

上层网络栈可以通过访问 skb->queue_mapping 获取数据包所属的接收队列编号。例如：

// 获取数据包所属的接收队列编号
u16 rx_queue = skb->queue_mapping;

// 根据接收队列编号进行处理
if (rx_queue == 3) {
    // 特定逻辑处理
}

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与其他机制的关系

1. 与 NAPI 的关系

• 在 NAPI 轮询模式下，每个硬件接收队列通常对应一个 NAPI 实例。
• 驱动程序在调用 NAPI 的过程中，会将当前处理的数据包所属的硬件队列编号记录到 skb 中。

2. 与 RPS 的关系

• RPS 会根据数据包的五元组信息计算哈希值，并将其映射到目标 CPU 核心。
• 虽然 RPS 的主要依据是哈希值，但原始的硬件接收队列信息也可能被用作辅助参考。

3. 与多队列负载均衡

• 在多核系统中，不同的 CPU 核心可能绑定到不同的硬件接收队列。
• 上层应用可以通过读取 skb->queue_mapping 来了解数据包是从哪个硬件队列进入系统的，从而进行负载均衡或性能优化。

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总结

1. 核心作用：
      - skb_record_rx_queue 用于将数据包所属的硬件接收队列编号记录到 skb->queue_mapping 中。
      - 提供了一个简单而有效的机制，用于标识数据包来源的硬件队列。

2. 重要性：
      - 在支持多队列和多核并行处理的现代网络栈中，该函数是实现高性能和负载均衡的重要基础。

3. 典型应用场景：
      - 多队列网卡的数据包处理。
      - RPS 和其他软件负载均衡技术。
      - 流量分发、分类和调试等场景。

Citations:
[1] https://devops-insider.mygraphql.com/zh-cn/latest/_downloads/6fb3112f7449cb3b86833f6954f9519f/linux2.6-kernel-summary.pdf
[2] https://blog.csdn.net/qq_33724710/article/details/136987679
[3] http://arthurchiao.art/blog/linux-net-stack-implementation-rx-zh/
[4] https://blog.csdn.net/maimang1001/article/details/121827071
[5] https://dokumen.pub/linuxdpdkrdmaxdp-9787115609649.html