linux内核ip分片函数ip_fragment解析

int ip_fragment(struct sk_buff *skb, int (*output)(struct sk_buff *)) { struct iphdr *iph; int raw = 0; int ptr; struct net_device *dev; struct sk_buff *skb2; unsigned int mtu, hlen, left, len, ll_rs, pad; int offset; __be16 not_last_frag; /* 取得路由表 */ struct rtable *rt = skb->rtable; int err = 0; /* 网络设备 */ dev = rt->u.dst.dev; /* * Point into the IP datagram header. */ /* 取得ip头 */ iph = ip_hdr(skb); /* * 判断DF位，知道如果df位被设置了话就表示不要被分片， * 这时ip_fragment将会发送一个icmp报文返回到源主机。这里 * 主要是为forward数据所判断。 */ if (unlikely((iph->frag_off & htons(IP_DF)) && !skb->local_df)) { IP_INC_STATS(dev_net(dev), IPSTATS_MIB_FRAGFAILS); icmp_send(skb, ICMP_DEST_UNREACH, ICMP_FRAG_NEEDED, htonl(ip_skb_dst_mtu(skb))); kfree_skb(skb); return -EMSGSIZE; } /* * Setup starting values. */ /* 得到ip头的长度 */ hlen = iph->ihl * 4; /* * 得到mtu的大小。这里要注意，他的大小减去了hlen，也就是ip头的大小 */ mtu = dst_mtu(&rt->u.dst) - hlen; /* Size of data space */ IPCB(skb)->flags |= IPSKB_FRAG_COMPLETE; /* When frag_list is given, use it. First, check its validity: * some transformers could create wrong frag_list or break existing * one, it is not prohibited. In this case fall back to copying. * * LATER: this step can be merged to real generation of fragments, * we can switch to copy when see the first bad fragment. */ /* * 如果4层将数据包分片了，那么就会把这些数据包放到skb的frag_list链表中， * 因此这里首先先判断frag_list链表是否为空，为空的话将会进行slow 分片 */ if (skb_shinfo(skb)->frag_list) { struct sk_buff *frag; /* * 取得第一个数据报的len.当sk_write_queue队列被flush后， * 除了第一个切好包的另外的包都会加入到frag_list中，而这里 * 需要得到的第一个包(也就是本身这个sk_buff）的长度。 */ int first_len = skb_pagelen(skb); int truesizes = 0; /* * 接下来的判断都是为了确定能进行fast分片。分片不能被共享， * 这是因为在fast path 中，需要加给每个分片不同的ip头(而并 * 不会复制每个分片)。因此在fast path中是不可接受的。而在 * slow path中，就算有共享也无所谓，因为他会复制每一个分片， * 使用一个新的buff。 */ /* * 判断第一个包长度是否符合一些限制(包括mtu，mf位等一些限制). * 如果第一个数据报的len没有包含mtu的大小这里之所以要把第一个 * 切好片的数据包单独拿出来检测，是因为一些域是第一个包所独有 * 的(比如IP_MF要为1）。这里由于这个mtu是不包括hlen的mtu，因此 * 需要减去一个hlen。 */ if (first_len - hlen > mtu || ((first_len - hlen) & 7) || (iph->frag_off & htons(IP_MF|IP_OFFSET)) || skb_cloned(skb)) goto slow_path; /* 遍历剩余的frag */ for (frag = skb_shinfo(skb)->frag_list; frag; frag = frag->next) { /* Correct geometry. */ /* * 判断每个帧的mtu，以及相关的东西，如果不符合条件则要 * 进行slow path,基本和上面的第一个skb的判断类似 */ if (frag->len > mtu || ((frag->len & 7) && frag->next) || skb_headroom(frag) < hlen) goto slow_path; /* Partially cloned skb? */ /* 判断是否共享 */ if (skb_shared(frag)) goto slow_path; BUG_ON(frag->sk); /* 进行socket的一些操作 */ if (skb->sk) { sock_hold(skb->sk); frag->sk = skb->sk; frag->destructor = sock_wfree; truesizes += frag->truesize; } } /* Everything is OK. Generate! */ /* 通过上面的检测，都通过了，因此可以进行fast path分片了 */ err = 0; offset = 0; /* 取得frag_list列表 */ frag = skb_shinfo(skb)->frag_list; skb_shinfo(skb)->frag_list = NULL; /* 得到数据(不包括头)的大小 */ skb->data_len = first_len - skb_headlen(skb); skb->truesize -= truesizes; skb->len = first_len; iph->tot_len = htons(first_len); /* 设置mf位 */ iph->frag_off = htons(IP_MF); ip_send_check(iph); /* 开始进行发送 */ for (;;) { /* Prepare header of the next frame, * before previous one went down. */ if (frag) { frag->ip_summed = CHECKSUM_NONE; /* 设置相应的头部 */ skb_reset_transport_header(frag); /* 预留ddos header 空间 */ // hlen += DDOS_HDR_LEN; __skb_push(frag, hlen); skb_reset_network_header(frag); // hlen -= DDOS_HDR_LEN; /* 复制ip头 */ memcpy(skb_network_header(frag), iph, hlen); iph = ip_hdr(frag); iph->tot_len = htons(frag->len); /* 将当前skb的一些属性付给将要传递的分片好的帧 */ ip_copy_metadata(frag, skb); /* 处理ip_option */ if (offset == 0) ip_options_fragment(frag); offset += skb->len - hlen; /* 设置位移 */ iph->frag_off = htons(offset>>3); if (frag->next != NULL) iph->frag_off |= htons(IP_MF); /* Ready, complete checksum */ ip_send_check(iph); } /* 调用输出函数 */ err = output(skb); if (!err) IP_INC_STATS(dev_net(dev), IPSTATS_MIB_FRAGCREATES); if (err || !frag) break; /* 处理链表中下一个buf */ skb = frag; frag = skb->next; skb->next = NULL; } if (err == 0) { IP_INC_STATS(dev_net(dev), IPSTATS_MIB_FRAGOKS); return 0; } /* 释放内存 */ while (frag) { skb = frag->next; kfree_skb(frag); frag = skb; } IP_INC_STATS(dev_net(dev), IPSTATS_MIB_FRAGFAILS); return err; } slow_path: /* 分片的数据剩余长度 */ left = skb->len - hlen; /* Space per frame */ /* 而ptr就是分片开始的数据指针 */ ptr = raw + hlen; /* Where to start from */ /* for bridged IP traffic encapsulated inside f.e. a vlan header, * we need to make room for the encapsulating header */ /* 处理桥接、VLAN、PPPOE相关MTU */ pad = nf_bridge_pad(skb); ll_rs = LL_RESERVED_SPACE_EXTRA(rt->u.dst.dev, pad); mtu -= pad; /* * Fragment the datagram. */ /* 取出ip offset域 */ offset = (ntohs(iph->frag_off) & IP_OFFSET) << 3; /* not_last_frag表明这个帧是否是最后一个分片 */ not_last_frag = iph->frag_off & htons(IP_MF); /* * Keep copying data until we run out. */ /* 开始为循环处理，每一个分片创建一个skb buffer */ while (left > 0) { len = left; /* IF: it doesn't fit, use 'mtu' - the data space left */ /* 如果len大于mtu，设置当前的将要分片的数据大小为mtu */ if (len > mtu) len = mtu; /* IF: we are not sending upto and including the packet end then align the next start on an eight byte boundary */ /* 长度对齐 */ if (len < left) { len &= ~7; } /* * Allocate buffer. */ /* malloc一个新的buff,它的大小包括ip payload,ip head,以及L2 head */ if ((skb2 = alloc_skb(len+hlen+ll_rs, GFP_ATOMIC)) == NULL) { NETDEBUG(KERN_INFO "IP: frag: no memory for new fragment!\n"); err = -ENOMEM; goto fail; } /* * Set up data on packet */ /* 调用ip_copy_metadata复制一些相同的值的域 */ ip_copy_metadata(skb2, skb); /* 保留L2 header空间 */ skb_reserve(skb2, ll_rs); /* 设置ip header & ddos header & ip paylod 空间 */ skb_put(skb2, len + hlen); skb_reset_network_header(skb2); /* L4 header指针为ip header + ddos header数据偏移位置,用于复制原始payload */ skb2->transport_header = skb2->network_header + hlen; /* * Charge the memory for the fragment to any owner * it might possess */ /* 将每一个分片的ip包都关联到源包的socket */ if (skb->sk) skb_set_owner_w(skb2, skb->sk); /* * Copy the packet header into the new buffer. */ /* 拷贝ip header */ skb_copy_from_linear_data(skb, skb_network_header(skb2), hlen); /* * Copy a block of the IP datagram. */ /* 拷贝ip payload数据 */ if (skb_copy_bits(skb, ptr, skb_transport_header(skb2), len)) BUG(); /* 分片的数据剩余长度 */ left -= len; /* * Fill in the new header fields. */ /* 填充相应的ip头 */ iph = ip_hdr(skb2); iph->frag_off = htons((offset >> 3)); /* ANK: dirty, but effective trick. Upgrade options only if * the segment to be fragmented was THE FIRST (otherwise, * options are already fixed) and make it ONCE * on the initial skb, so that all the following fragments * will inherit fixed options. */ /* 第一个包，因此进行ip_option处理 */ if (offset == 0) ip_options_fragment(skb); /* * Added AC : If we are fragmenting a fragment that's not the * last fragment then keep MF on each bit */ /* 不是最后一个包，因此设置mf位 */ if (left > 0 || not_last_frag) iph->frag_off |= htons(IP_MF); /* 移动数据指针以及更改数据偏移 */ ptr += len; offset += len; /* * Put this fragment into the sending queue. */ /* 增加ddos header 长度 */ // hlen += DDOS_HDR_LEN; /* 更新包头的数据长度 */ iph->tot_len = htons(len + hlen); /* 重新计算校验 */ ip_send_check(iph); /* 复位ip header大小 */ // hlen -= DDOS_HDR_LEN; err = output(skb2); if (err) goto fail; IP_INC_STATS(dev_net(dev), IPSTATS_MIB_FRAGCREATES); } kfree_skb(skb); IP_INC_STATS(dev_net(dev), IPSTATS_MIB_FRAGOKS); return err; fail: kfree_skb(skb); IP_INC_STATS(dev_net(dev), IPSTATS_MIB_FRAGFAILS); return err; }