Linux TCP/IP协议栈详解：从socket到UDP通信过程

本文档深入剖析了Linux TCP/IP协议栈的底层实现，重点涵盖了从BSD socket层、INET socket层到TCP/UDP层，再到IP层的网络分层结构。首先，我们从整体上理解Linux内核的网络栈，它由BSD socket层负责处理socket操作，这一层的核心文件如`/net/socket.c`和`/net/protocols.c`等。当涉及到TCP/IP通信时，会使用`AF_INET`形式的socket，并通过`struct sock`结构来存储额外的TCP/IP特定参数。 在TCP/UDP层，主要关注以下几个关键模块： 1. `net/ipv4/udp.c`：处理用户数据报协议（UDP）的底层逻辑，包括接收和发送数据。 2. `net/ipv4/datagram.c`：UDP数据报的处理，涉及接收数据帧的处理函数。 3. `net/ipv4/tcp.c`：TCP协议的实现，涉及`tcp_input.c`（接收阶段）、`tcp_output.c`（发送阶段）以及`tcp_minisocks.c`等，这些函数管理连接状态、数据包传输和定时器。 4. `net/ipv4/tcp_timer.c`：与TCP相关的定时器管理，确保数据传输的可靠性和连接管理。 IP层则使用`struct packet_type`处理网络地址的转换和路由，关键文件如`ip_forward.c`、`ip_fragment.c`、`ip_input.c`和`ip_output.c`负责网络包的封装和转发。 数据链路层和驱动程序是网络通信的物理基础，`struct net_device`代表网络设备，通用处理逻辑位于`dev.c`，而设备驱动程序分布在`/driver/net`目录下。 文章还提及了两台主机之间建立UDP通信所经过的一系列函数调用路径，从系统调用`sys_readfs/read_write.c`开始，依次经过`sock_readnet/socket.c`、`sock_recvmsgnet/socket.c`，然后在`inet_recvmsgnet/ipv4/af_inet.c`进行IPv4协议处理，在`udp_recvmsgnet/ipv4/udp.c`完成UDP接收，最后在`skb_recv_datagramnet/core/datagram.c`处理接收数据包，形成完整的通信链路。 通过这篇文章，读者能够深入了解Linux内核中的TCP/IP协议栈工作原理，以及数据包在网络中从源主机到目标主机的传输过程。这对于理解和调试网络问题，或者开发与网络协议相关的应用来说，具有很高的参考价值。