Linux 2.4网络栈数据包之旅

"深入解析Linux 2.4内核网络协议栈中的数据包之旅" 《Linux 2.4网络协议栈中的数据包旅程》是由Harald Weltela forge编写的文档，详细介绍了在Linux 2.4.x内核中，一个网络数据包从接收到转发的全过程。自2.2内核版本以来，由于放弃了全局序列化的下半部分处理，转而采用新的软中断系统，这一过程发生了显著变化。 1. 前言 作者承认自己并非内核专家，文档主要关注的是默认情况，即x86架构下处理IP数据包的转发。尽管作者不是内核领域的权威，但他提供的信息可能存在错误。他欢迎读者的反馈和修正。 2. 接收数据包 2.1 接收中断 当网络卡接收到匹配本地MAC地址或链路层广播的以太网帧时，它会触发一个中断。对应的网络驱动程序处理这个中断，通过DMA（直接存储器访问）/PIO（编程输入输出）等方式将数据包加载到RAM中。然后，它会分配一个sk_buff（数据缓冲区）并调用协议无关的设备支持例程：net/core/dev中的函数。 在这一阶段，数据包首先被接收中断处理程序捕获，然后通过网络驱动的处理流程，将数据从硬件层面转移到内核空间。sk_buff是Linux内核中用于存储网络数据包的数据结构，它包含了数据包的原始数据以及相关的元信息，如长度、头部信息等。 3. 数据包的进一步处理 2.4.x内核中的软中断系统允许多个中断处理程序并发执行，提高了系统处理网络流量的能力。一旦数据包进入内核，协议栈会按照TCP/IP模型的层次结构进行处理，依次通过链路层、网络层和传输层。 3.1 链路层处理 在链路层，以太网驱动程序会检查数据包的目标MAC地址，如果匹配本地接口，则继续处理；否则，如果目标是广播地址，也会进行处理。不匹配的数据包通常会被丢弃。 3.2 网络层处理 在网络层，IP协议会检查数据包的目标IP地址，决定是否将其发送给上层协议（如TCP、UDP）或进行路由决策。若目标IP地址是本地主机，IP层会解封装数据包并传递给相应的传输层协议。 3.3 传输层处理 在传输层，如TCP或UDP，协议会根据端口号找到对应的应用程序，将数据包传递给相应的应用进程。例如，HTTP请求会被交给Web服务器进程，FTP数据会被交给FTP服务器进程。 4. 软中断和底半部处理 软中断系统使得网络协议栈可以快速响应中断，而不会阻塞其他任务。数据包处理的底半部通常在中断返回后异步执行，这优化了系统性能，避免了频繁的上下文切换。 5. 转发与输出 对于非本地IP地址的目标数据包，内核会进行路由决策，根据路由表确定下一跳，并可能通过ARP（地址解析协议）获取下一跳的MAC地址，然后由网络驱动程序将其发送出去。 总结，该文档详细描绘了Linux 2.4内核中网络协议栈处理数据包的完整过程，从硬件中断到软件中断，再到各层次的协议处理，最后到数据包的转发或输出，展示了Linux网络栈的高效和灵活性。