Linux内核网络数据结构:sk_buff解析
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更新于2024-07-02
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"Linux数据栈的关键数据结构主要集中在sk_buff(socket buffer)上,这是一个用于表示网络数据包的缓冲区,包含各种控制信息。sk_buff在<include/linux/skbuff.h>头文件中定义,其设计和实现随着Linux内核的发展不断优化。结构体的成员变量大致分为Layout布局、General通用、Feature-specific功能相关和Management functions管理函数四类。
1. Layout布局:sk_buff的布局设计允许在数据包头部添加新的协议头,如从L4层到L3层,再到L2层的传递过程。这种操作通过内核提供的skb_reserve函数完成,它在缓冲区头部预留空间,以适应不同层次的协议需求。
2. General通用:这部分成员变量是所有网络层通用的,用于存储基本信息,如数据包的长度、数据的有效载荷位置、缓冲区的引用计数等。
3. Feature-specific功能相关:根据具体实现的功能,如防火墙、多播等,sk_buff结构体中包含了一些条件编译指令(如#ifdef CONFIG_NET_SCHED),使得内核可以根据配置动态添加或移除某些成员变量,以支持可选功能。
4. Management functions管理函数:sk_buff结构提供了多种管理函数,用于操作和处理缓冲区,比如skb_reserve用于预留头部空间,skb_push和skb_pull用于移动数据包的有效载荷边界,以及用于释放缓冲区的skb_free函数等。
sk_buff在不同网络层间的传递过程中,其成员变量会随着协议头的添加而变化。例如,网络驱动处理完L2协议后,L2头部信息对L3层来说不再重要,但内核并不直接删除,而是通过调整有效荷载指针来避免额外的内存操作,提高效率。
Linux网络参数和内核数据结构的紧密关联体现在sk_buff结构中包含的预编译指令,这些指令使得内核可以根据配置动态地支持各种网络功能。例如,当配置了网络调度(CONFIG_NET_SCHED)时,sk_buff结构会包含tc_index,用于网络流量控制;如果配置了网络分类和动作(CONFIG_NET_CLS_ACT),则会有tc_verd、tc_classid等字段,用于网络分类和行为决策。
sk_buff是Linux网络栈的核心数据结构,它不仅包含了数据包的数据,还承载了大量的控制信息,使得网络协议的处理更加高效和灵活。理解和掌握sk_buff的使用对于深入理解Linux网络子系统的运作至关重要。
2022-11-29 上传
2022-09-19 上传
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