基于Linux内核5.10.0 struct sk_buff结构体详解

struct sk_buff 是 Linux 内核网络子系统中的一个非常重要的数据结构，它代表了内核中网络协议栈中的一个网络数据包。在 Linux 内核中，网络数据包都是封装在 sk_buff 中进行传输和处理的，因此可以说 sk_buff 是 Linux 网络子系统中最核心的数据结构之一。

下面是 struct sk_buff 结构体的详细说明：

struct sk_buff {
    struct sk_buff *next;       /* 下一个 sk_buff */
    struct sk_buff *prev;       /* 上一个 sk_buff */
    ktime_t tstamp;             /* 时间戳 */
    struct sock *sk;            /* socket */
    struct net_device *dev;     /* 网络设备 */
    unsigned long _skb_dst;     /* 目标地址 */
    unsigned long _skb_src;     /* 源地址 */
    struct skb_shared_info *shinfo;  /* 共享数据 */
    atomic_t users;             /* 引用计数 */
    unsigned int len, data_len; /* 总长度和数据长度 */
    __u16 protocol;             /* 协议类型 */
    __u16 vlan_proto;           /* VLAN 协议 */
    __u16 vlan_tci;             /* VLAN 标记 */
    union {
        __be16     ip4_frag_id; /* IPv4 报文分片标识 */
        __u8       hdr_len;     /* 首部长度 */
        __u16      mac_len;     /* MAC 头长度 */
    };
    __u16 queue_mapping;        /* 网络队列映射 */
    __u16 tc_index;             /* 网络流量控制 */
    __u16 pkt_type;             /* 数据包类型 */
    __u32 priority;             /* 优先级 */
    __u32 skb_mstamp;           /* 时间戳 */
    u32 secmark;                /* 安全标记 */
    unsigned int mark;          /* skb 标记 */
    unsigned int nf_trace;      /* 网络跟踪 */
    __u32 hash;                 /* 哈希值 */
    __u16 nfctinfo;             /* nf_conntrack 信息 */
    __u8  queue_bypass;         /* 是否绕队列 */
    __u8  protocol_was_802_3;   /* 协议是否是 802.3 */
    __u8  encapsulation;        /* 封装类型 */
    __u8  transport_header_was; /* 传输层首部是否有效 */
    union {
        __wsum csum;            /* 校验和 */
        struct {
            __u16  csum_start;  /* 校验和起始位置 */
            __u16  csum_offset; /* 校验和偏移量 */
        };
    };
    union {
        void *dst;              /* 目标地址 */
        struct {
            __be32 saddr;       /* 源 IP 地址 */
            __be32 daddr;       /* 目标 IP 地址 */
        } ip4;
        struct {
            const void *hdr;    /* MAC 头指针 */
            const void *payload; /* 数据负载指针 */
        } mac;
        struct {
            unsigned char *tail; /* 尾部指针 */
            unsigned char *end;  /* 结束指针 */
        };
    };
};

下面是各个字段的详细说明：

- next 和 prev 字段：这两个字段分别指向下一个和上一个 sk_buff，用于将 sk_buff 组织成链表。这样可以方便地进行遍历和管理多个 sk_buff。

- tstamp 字段：这个字段表示 sk_buff 的时间戳，记录了 sk_buff 的创建时间。

- sk 字段：这个字段指向一个 socket，表示这个 sk_buff 相关联的 socket。

- dev 字段：这个字段指向一个网络设备，表示这个 sk_buff 是从哪个网络设备接收到的，或者将要发送到哪个网络设备。

- \_skb_dst 和 \_skb_src 字段：这两个字段是目标地址和源地址的指针，分别指向目标地址和源地址的内存空间。

- shinfo 字段：这个字段指向一个 skb_shared_info 结构体，用于共享数据。

- users 字段：这个字段是一个引用计数器，用于记录当前有多少个指针指向这个 sk_buff。

- len 和 data_len 字段：这两个字段分别表示 sk_buff 的总长度和数据长度。

- protocol 字段：这个字段表示 sk_buff 中数据的协议类型，例如 ETH_P_IP 表示 IPv4 协议，ETH_P_ARP 表示 ARP 协议等。

- vlan_proto 和 vlan_tci 字段：这两个字段用于处理 VLAN 标记。

- ip4_frag_id 字段：这个字段用于处理 IPv4 报文分片标识。

- queue_mapping 字段：这个字段表示网络队列映射。

- tc_index 字段：这个字段表示网络流量控制。

- pkt_type 字段：这个字段表示数据包的类型，例如数据包是从网络设备接收而来的、或者是要发送到网络设备的等。

- priority 字段：这个字段表示 sk_buff 的优先级。

- skb_mstamp 字段：这个字段表示 sk_buff 的时间戳，记录了 sk_buff 的最后修改时间。

- secmark 字段：这个字段用于安全标记。

- mark 字段：这个字段用于 skb 标记。

- nf_trace 字段：这个字段用于网络跟踪。

- hash 字段：这个字段用于哈希值。

- nfctinfo 字段：这个字段用于 nf_conntrack 信息。

- queue_bypass 字段：这个字段表示是否绕过队列。

- protocol_was_802_3 字段：这个字段表示协议是否是 802.3。

- encapsulation 字段：这个字段表示封装类型。

- transport_header_was 字段：这个字段表示传输层首部是否有效。

- csum 字段：这个字段用于校验和。

- csum_start 和 csum_offset 字段：这两个字段分别表示校验和的起始位置和偏移量。

- dst 字段：这个字段指向目标地址。

- ip4.saddr 和 ip4.daddr 字段：这两个字段分别表示 IPv4 报文的源 IP 地址和目标 IP 地址。

- mac.hdr 和 mac.payload 字段：这两个字段分别指向 MAC 头和数据负载的指针。

- tail 和 end 字段：这两个字段分别指向 sk_buff 数据的尾部和结束位置。