Linux协议栈代码阅读笔记（三）报文接收

（基于linux-2.6.21.7）


（一）网卡接收报文


以Intel PRO/1000网卡为例。

网卡收到报文后，产生中断。
驱动程序的中断处理函数e1000_intr(源码文件:\drivers\net\e1000\e1000_main.c)对报文进行接收。
中断处理程序先做一些基本的接收工作，然后开始如下的执行路径(从e1000_intr内部开始)：

(注意，内核与网卡驱动之间，有两套数据交互接口：一套老的，一套新的。新的接口(称为NAPI)有更好的效率。
因此，我们这里只看基于NAPI接口的执行路径。)


__netif_rx_schedule (源码文件:net\core\dev.c)
    __raise_softirq_irqoff(NET_RX_SOFTIRQ); /* 启动报文接收软中断 */
net_rx_action(由上一步触发，(源码文件:net\core\dev.c)
    dev->poll(即e1000_clean，源码文件:\drivers\net\e1000\e1000_main.c)
        adapter->clean_rx(即e1000_clean_rx_irq，源码文件:\drivers\net\e1000\e1000_main.c)
            netif_receive_skb(源码文件:net\core\dev.c)


netif_receive_skb根据以太头中的type值(当然，还有别的信息，在下还没弄明白)查找一个匹配的packet_type条目，
然后调用pt_prev->func对报文进行处理。pt_prev为指向查找到的packet_type条目的指针。
大部分packet_type条目都位于ptype_base中(源码文件:net\core\dev.c)。
各协议模块通过dev_add_pack接口向ptype_base中添加条目。
packet_type条目的一个关键成员是type，它是ethernet头中的type字段的某个值。
另一个关键成员是func，他是该协议模块对报文进行接收处理的函数。


例如，ip模块向ptype_base添加的packet_type为ip_packet_type，其定义如下：


(源码文件:net\ipv4\af_inet.c)


static struct packet_type ip_packet_type = {
.type = __constant_htons(ETH_P_IP),
.func = ip_rcv,
.gso_send_check = inet_gso_send_check,
.gso_segment = inet_gso_segment,
};


再如，arp模块向ptype_base添加的packet_type为arp_packet_type，其定义如下：
(源码文件:net\ipv4\Arp.c)


static struct packet_type arp_packet_type = {
.type = __constant_htons(ETH_P_ARP),
.func = arp_rcv,
};


接下来，我们看看IP协议模块对报文的接收处理。


（二）IP协议模块对报文的接收处理
根据ip_packet_type的定义，ip报文的接收处理由ip_rcv完成。
我们这里仅关注目的ip为本机的报文。
几个关键的执行路径如下：


ip_rcv (源码文件:net\ipv4\ip_input.c)
    ip_rcv_finish
        ip_route_input /* 查找路由，确定报文是上送给host还是转发出去 */
        dst_input
            skb->dst->input(具体函数ip_route_input决定。由于ip为本机，因此对应ip_local_deliver)
                ip_local_deliver_finish


ip_local_deliver_finish中，调用ipprot->handler对报文进行处理。
ipprot是net_protocol指针，他是根据IP报文的protocol(例如udp、tcp啦)，引用inet_protos[protocol]得到的。


inet_protos定义如下(源码文件:net\ipv4\protocol.c)。
struct net_protocol *inet_protos[MAX_INET_PROTOS];
inet_protos数组元素指向一个inet_protos结构。
此结构的关键信息是handler函数。他是本协议模块对报文进行接收处理的函数。
例如，tcp、udp、icmp协议的net_protocol结构定义如下。


(源码文件:net\ipv4\af_inet.c)
static struct net_protocol tcp_protocol = {
.handler = tcp_v4_rcv,
.err_handler = tcp_v4_err,
.gso_send_check = tcp_v4_gso_send_check,
.gso_segment = tcp_tso_segment,
.no_policy = 1,
};


static struct net_protocol udp_protocol = {
.handler = udp_rcv,
.err_handler = udp_err,
.no_policy = 1,
};


static struct net_protocol icmp_protocol = {
.handler = icmp_rcv,
};


各协议模块的handler函数对收到到报文进行处理，并将相应的数据提交到各个socket中。
用户则通过一组socket接口将数据读走。
socket则相当于一个媒介，他处于用户和协议模块之间。
也就是说，socket层对于用户与协议模块都是可见的。
二者最终都是与socket进行交互。


最后，ip_local_deliver_finish中，实际上还做了raw socket方面的处理。
在将报文传递给inet_protos[protocol]之前，还要先看看有没有相应的raw_socket。
如果有的话，需要将报文复制给raw_socket一份。