[置顶] ]linux内核学习之网络篇——接收分组

计算机处于网络中，是不知道什么时候会发过来数据，是不可预测的。因此，目前所有的现代设备驱动程序都是使用了中断来通知内核的有 链路层的以太网帧到达。

驱动程序有特定的相应的程序，因此当有数据帧到达的时候，内核就会调用该程序。将数据从网卡上传输到物理内存中。或者通知内核延迟处理。

下面一个图就是数据穿过内核的路径完整的路径

 

（1）net_interrupt是设备驱动程序设置的终端处理程序。

（2）net_rx 函数是特定于网卡。首先会创建一个心的套接字缓冲区。分组的内容就会从网卡传输到缓冲区，也就是内核空间的内存中。然后使用各种函数来分析这个数据包，比如IP协议。 

下面一个比较重要的函数

/**
 *	netif_rx	-	post buffer to the network code
 *	@skb: buffer to post
 *
 *	This function receives a packet from a device driver and queues it for
 *	the upper (protocol) levels to process.  It always succeeds. The buffer
 *	may be dropped during processing for congestion control or by the
 *	protocol layers.
 *
 *	return values:
 *	NET_RX_SUCCESS	(no congestion)
 *	NET_RX_CN_LOW   (low congestion)
 *	NET_RX_CN_MOD   (moderate congestion)
 *	NET_RX_CN_HIGH  (high congestion)
 *	NET_RX_DROP     (packet was dropped)
 *
 */

int netif_rx(struct sk_buff *skb)
{
	int this_cpu;
	struct softnet_data *queue;
	unsigned long flags;

	if (!skb->stamp.tv_sec)
		do_gettimeofday(&skb->stamp);

	/*
	 * The code is rearranged so that the path is the most
	 * short when CPU is congested, but is still operating.
	 */
	local_irq_save(flags);
	this_cpu = smp_processor_id();
	queue = &__get_cpu_var(softnet_data);

	__get_cpu_var(netdev_rx_stat).total++;
	if (queue->input_pkt_queue.qlen <= netdev_max_backlog) {
		if (queue->input_pkt_queue.qlen) {
			if (queue->throttle)
				goto drop;

enqueue:
			dev_hold(skb->dev);
			__skb_queue_tail(&queue->input_pkt_queue, skb);
#ifndef OFFLINE_SAMPLE
			get_sample_stats(this_cpu);
#endif
			local_irq_restore(flags);
			return queue->cng_level;
		}

		if (queue->throttle) {
			queue->throttle = 0;
#ifdef CONFIG_NET_HW_FLOWCONTROL
			if (atomic_dec_and_test(&netdev_dropping))
				netdev_wakeup();
#endif
		}

		netif_rx_schedule(&queue->backlog_dev);
		goto enqueue;
	}

	if (!queue->throttle) {
		queue->throttle = 1;
		__get_cpu_var(netdev_rx_stat).throttled++;
#ifdef CONFIG_NET_HW_FLOWCONTROL
		atomic_inc(&netdev_dropping);
#endif
	}

drop:
	__get_cpu_var(netdev_rx_stat).dropped++;
	local_irq_restore(flags);

	kfree_skb(skb);
	return NET_RX_DROP;
}

 

/*
 * Incoming packets are placed on per-cpu queues so that
 * no locking is needed.
 */

struct softnet_data
{
	int			throttle;
	int			cng_level;
	int			avg_blog;
	struct sk_buff_head	input_pkt_queue;
	struct list_head	poll_list;
	struct net_device	*output_queue;
	struct sk_buff		*completion_queue;

	struct net_device	backlog_dev;	/* Sorry. 8) */
};

 

上边那个方法就是让所的消息按照一个队列上上一次层协议去处理。其内部原理就是将受到的队列分组放到特定的cpu上的等待队列并推出中断上下文，是cpu做别的事情。

队列就是struct softnet_data数据结构。

接着，会分配一个新的套接字缓冲区 skb ，并调用与协议无关的、网络设备均支持的通用网络接收处理函数 netif_rx(skb) 。 netif_rx() 函数让内核准备进一步处理 skb 。

• 然后， skb 会进入到达队列以便 CPU 处理（对于多核 CPU 而言，每个 CPU 维护一个队列）。如果 FIFO队列已满，就会丢弃此分组。在 skb 排队后，调用 __cpu_raise_softirq() 标记 NET_RX_SOFTIRQ 软中断，等待 CPU 执行。

•   至此， netif_rx() 函数调用结束，返回调用者状况信息（成功还是失败等）。此时，中断上下文进程完成任务，数据分组继续被上层协议栈处理。

NET_RX_SOFTIRQ 网络接收软中断

CPU 开始处理软中断 do_softirq() ，，接着 net_rx_action() 处理前面标记的 NET_RX_SOFTIRQ ，把出对列的 skb 送入相应列表处理（根据协议不同到不同的列表）。比如，IP 分组交给 ip_rcv() 处理， ARP 分组交给 arp_rcv() 处理等。

 

今天只能看着点，很多不明白啊，要细细研究。

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