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linux-Tcp IP 协议栈源码阅读笔记

一.linux 内核网络栈代码的准备知识

1. linux 内核 ipv4 网络部分分层结构：

BSD socket 层：这一部分处理 BSD socket 相关操作，每个 socket 在内核

中以 struct socket 结构体现。这一部分的文件

主要有： /net/socket.c /net/protocols.c etc

INET socket 层：BSD socket 是个可以用于各种网络协议的接口，而当用于

tcp/ip ，即建立了 AF_INET 形式的 socket 时，

还需要保留些额外的参数，于是就有了 struct sock 结构。文件主要

有： /net/ipv4/protocol.c /net/ipv4/af_inet.c /net/core/sock.c etc

TCP/UDP 层：处理传输层的操作，传输层用 struct inet_protocol 和 struct

proto 两个结构表示。文件主要

有： /net/ipv4/udp.c /net/ipv4/datagram.c /net/ipv4/tcp.c

/net/ipv4/tcp_input.c /net/ipv4//tcp_output.c

/net/ipv4/tcp_minisocks.c

/net/ipv4/tcp_output.c /net/ipv4/tcp_timer.c

etc

IP 层：处理网络层的操作，网络层用 struct packet_type 结构表示。文件主

要有： /net/ipv4/ip_forward.c

ip_fragment.c ip_input.c ip_output.c etc.

数据链路层和驱动程序：每个网络设备以 struct net_device 表示，通用的处

理在 dev.c 中，驱动程序都在 /driver/net 目

录下。

2. 两台主机建立 udp 通信所走过的函数列表

^

| sys_read fs/read_write.c

| sock_read net/socket.c

| sock_recvmsg net/socket.c

1. 数据结构 (msghdr,sk_buff,socket,sock,proto_ops,proto)

bsd 套接字层 ,操作的对象是 socket, 数据存放在 msghdr 这样的数据结构：

创建 socket 需要传递 family,type,protocol 三个参数，创建 socket 其实就是

创建一个 socket 实例，然后创建一个文件描述符结构，并且互相建立一些关联，

即建立互相连接的指针，并且初始化这些对文件的写读操作映射到 socket 的

read ，write 函数上来。

同时初始化 socket 的操作函数（ proto_ops 结构), 如果传入的 type 参数是

STREAM 类型，那么就初始化为 SOCKET->ops 为 inet_stream_ops ，如果

是 DGRAM 类型，则 SOCKET-ops 为 inet_dgram_ops 。对于

inet_stream_ops 其实是一个结构体，包含了 stream 类型的 socket 操作的

一些入口函数，在这些函数里主要做的是对 socket 进行相关的操作，同时通过

调用下面提到的 sock 中的相关操作完成 socket 到 sock 层的传递。比如在

inet_stream_ops 里有个 inet_release 的操作，这个操作除了释放 socket

的类型空间操作外，还通过调用 socket 连接的 sock 的 close 操作，对于

stream 类型来说，即 tcp_close 来关闭 sock

释放 sock 。

创建 socket 同时还创建 sock 数据空间，初始化 sock, 初始化过程主要做的事

情是初始化三个队列， receive_queue （接收到的数据包 sk_buff 链表队

列),send_queue( 需要发送数据包的 sk_buff 链表队列 ),backlog_queue( 主

要用于 tcp 中三次握手成功的那些数据包 ,自己猜的 ), 根据 family 、type 参数，

初始化 sock 的操作，比如对于 family 为 inet 类型的， type 为 stream 类型

的，sock->proto 初始化为 tcp_prot. 其中包括 stream 类型的协议 sock 操作

对应的入口函数。

在一端对 socket 进行 write 的过程中，首先会把要 write 的字符串缓冲区整理

成 msghdr 的数据结构形式 ( 参见 linux 内核 2.4 版源代码分析大全 ), 然后调用

sock_sendmsg 把 msghdr 的数据传送至 inet 层，对于 msghdr 结构中数据

区中的每个数据包，创建 sk_buff 结构，填充数据，挂至发送队列。一层层往

下层协议传递。一下每层协议不再对数据进行拷贝。而是对 sk_buff 结构进行

操作。

inet 套接字及以下层数据存放在 sk_buff 这样的数据结构里：

路由：

在 linux 的路由系统主要保存了三种与路由相关的数据，第一种是在物理上

和本机相连接的主机地址信息表，第二种是保存了在网络访问中判断一个网络地

址应该走什么路由的数据表；第三种是最新使用过的查询路由地址的缓存地址数

据表。

1.neighbour 结构 neighbour_table{ } 是一个包含和本机所连接的所有

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