Linux 网络设备子系统

时间: 2023-10-28 09:59:39 浏览: 164
Linux网络设备子系统是Linux内核中的一个重要组成部分，它负责处理网络数据的接收和发送。该子系统包含了网络设备驱动程序、网络协议栈以及相关的数据处理功能。 在Linux网络设备子系统中，数据的处理流程可以分为初始化、接收和发送三个主要阶段。初始化阶段主要是对网络设备进行初始化设置，包括网卡的配置以及相关的硬件中断设置。接收阶段是指当网络设备接收到数据包时，通过网络设备驱动程序将数据包传递给协议栈的过程。在这个过程中，数据包会经过一系列的处理，包括校验和计算、数据包解析和路由选择等步骤。发送阶段是指当协议栈需要发送数据包时，通过网络设备驱动程序将数据包传递给网络设备的过程。在这个过程中，数据包会经过一系列的处理，包括数据包封装、路由选择和发送队列管理等步骤。 Linux网络设备子系统的设计目标是提供高性能和可扩展性的网络数据处理能力。它支持多队列网卡，可以实现并行处理多个数据包，提高系统的网络吞吐量。同时，它还提供了丰富的网络资源管理和调优功能，可以根据系统需求进行灵活的配置和优化。 总之，Linux网络设备子系统是Linux内核中负责处理网络数据的重要组成部分，通过网络设备驱动程序和协议栈的协同工作，实现了高性能和可扩展的网络数据处理能力。

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1 Introduction 1 1.1 Background . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.2 Document Conventions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.3 Sample Network Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 Initialization 3 2.1 Function do basic setup() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2.2 Function sock init() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2.2.1 Function sk init() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 2.2.2 Function skb init() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 2.2.2.1 union skb head pool . . . . . . . . . . . . . . 11 2.2.2.2 Function skb queue head init() . . . . . . . . 11 2.2.2.3 struct sk bu? head . . . . . . . . . . . . . . . 11 2.2.3 Function wanrouter init() . . . . . . . . . . . . . . . . 12 2.2.3.1 Function wanrouter proc init() . . . . . . . . 12 2.2.3.2 Function sdladrv init() . . . . . . . . . . . . . 12 2.2.3.3 wanpipe init() . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 2.2.4 Netlink sockets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 2.2.5 Function rtnetlink init() . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 2.2.5.1 Function netlink kernel create() . . . . . . . . 13 2.2.5.2 Function register netdevice notifier() . . . . . 13 2.2.6 Function init netlink() . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2.2.7 Function netfilter init() . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2.2.8 Function bluez init() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2.3 Function do initcalls() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 2.4 Function netlink proto init() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 2.5 Function inet init() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 2.5.1 Function sock register() . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 2.5.1.1 struct net proto family . . . . . . . . . . . . . 23 iii iv CONTENTS 2.5.2 Adding INET Protocols . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 2.5.2.1 struct inet protocol . . . . . . . . . . . . . . . 24 2.5.2.2 Function inet add protocol() . . . . . . . . . . 26 2.5.3 Register Socket Interfaces . . . . . . . . . . . . . . . . 28 2.5.3.1 struct inet protosw . . . . . . . . . . . . . . . 28 2.5.3.2 struct proto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 2.5.3.3 struct proto ops . . . . . . . . . . . . . . . . 31 2.5.3.4 Array inetsw array . . . . . . . . . . . . . . . 33 2.5.3.5 Function inet register protosw(..) . . . . . . . 36 2.5.4 Initializing Protocols . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 2.5.4.1 struct packet type . . . . . . . . . . . . . . . 36 2.5.4.2 Function dev add pack() . . . . . . . . . . . . 37 2.5.5 Function arp init() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 2.5.5.1 arp packet type . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 2.5.5.2 Function neigh table init(..) . . . . . . . . . . 40 2.5.5.3 Function neigh sysctl register(..) . . . . . . . 40 2.5.6 Function ip init() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 2.5.6.1 ip packet type . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 2.5.6.2 Function ip rt init() . . . . . . . . . . . . . . 41 2.5.6.3 Function inet initpeers() . . . . . . . . . . . . 43 2.5.7 Function tcp v4 init(..) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 2.5.8 Function tcp init() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 2.5.8.1 Function tcpdiag init() . . . . . . . . . . . . . 50 2.5.9 Function icmp init(..) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 2.5.10 Function ipip init() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 2.5.11 Function ipgre init() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 2.5.12 Function ip mr init() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 2.6 Function af unix init() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 2.7 Function packet init() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 2.7.0.1 Function register netdevice notifier(..) . . . . 57 2.7.0.2 struct notifier block . . . . . . . . . . . . . . 57 3 BSD Sockets 59 3.1 Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 4 INET Sockets 61 4.1 Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 5 Transport Layer 63 5.1 Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 CONTENTS v 6 Network Layer 65 6.1 Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 7 Syscall Trace 67 7.1 Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 7.2 Socket structres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 7.3 Syscalls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 7.3.1 Establishing Connection . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 7.3.2 socket creation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 7.3.3 bind walkthrough . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 7.3.4 listen walkthrough . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 7.3.5 accept walkthrough . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 7.3.6 connect walkthrough . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 7.3.7 close walkthrough . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 7.4 Linux Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 8 Receiving Messages 69 8.1 Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 8.2 Receiving Walkthrough . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 8.2.1 Reading from a socket - I . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 8.2.2 Receiving a Packet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 8.2.3 SoftIRQ - net rx action . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 8.2.4 Unwrapping Packet in IP . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 8.2.5 Accepting a Packet in UDP . . . . . . . . . . . . . . . 69 8.2.6 Accepting a Packet in TCP . . . . . . . . . . . . . . . 69 8.2.7 Reading from a Socket - II . . . . . . . . . . . . . . . . 69 8.3 Linux Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 9 Sending Messages 71 9.1 Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 9.2 Sending Walkthrough . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 9.2.1 Writing to a socket . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 9.2.2 Creating a Packet with UDP . . . . . . . . . . . . . . . 71 9.2.3 Creating a Packet with TCP . . . . . . . . . . . . . . . 71 9.2.4 Wrapping a Packet in IP . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 9.2.5 Transmitting a Packet . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 9.3 Linux Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 10 IP Routing 73 10.1 Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 vi CONTENTS 11 IP Forwarding 75 11.1 Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 12 Netfilter 77 12.1 Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 GNU Free Document License 79 Bibliography 81
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