Linux 收包流程
- 数据包到达网卡 NIC（Network Interface Card）；
- NIC 校验 MAC（网卡非混杂模式）和帧的校验字段 FCS（Frame Check Sequence 帧校验序列）；
- NIC 通过 DMA （Direct Memory Access，即直接存储器访问）将数据包放入提前映射好的内存区域；
- NIC 将数据包的引用放入接受的 running buffer 队列（环形缓冲区） rx 中；
- NIC 等待 rx-usecs 的超时时间或者 rx 队列长度达到 rx-frames 后触发中断 IRQ（interrupt request，中断请求）；
- CPU 执行硬件中断和网卡的驱动程序；
- 驱动程序清理硬中断并触发软中断 NFT_RX_SOFTIRQ；
- 软中断对网卡进行轮询收包；
- 数据包被放入 qdisc 队列（网卡多队列）；
- 将数据包送入协议栈，调用 ip_recv；
- 调用 netfilter 的 PREROUTING 链（数据包做路由计算之前的钩子函数）；
- 查找路由表，进行转发或投递到 local；
- 对投递到 local 的数据包调用 netfilter 的 LOCAL_IN 链（所有到本机的数据包都会调用这个钩子函数）；
- 调用四层协议栈，如 tcp_v4_rcv；
- 查找到对应的 socket（根据五元组：源IP地址，源端口，目的IP地址，目的端口，和传输层协议，做一个哈希），运行 TCP 的状态机；
- 将数据放入 TCP 的接收缓冲区中；
- 通过 epoll （钩子函数）或者其他轮询方式通知应用程序；
- 应用程序读取数据。
Linux 发包流程
- 应用程序发送数据；
- TCP 为发送的数据申请 skb（一个数据包对象）；
- 构建 TCP 头部，如 src 和 dst 的 port，checksum（计算一个校验值）；
- 调用第三层协议，构建 IP 头部，调动 netfilter 的 LOCAL_OUT 链（本机出去的数据包都会跑一下这个链上的钩子函数）；
- 查找路由表；
- 调用 netfilter 的 POST_ROUTING 链（路由之后的钩子函数）；
- 对超过 MTU （最大传输单元 Maximum Transmission Unit）的报文进行分片（fragment）；
- 调用二层的发包函数 dev_queue_xmit；
- 将待发数据包放入输出的 QDisc 队列；
- 调用网卡驱动程序，将数据包放入循环缓冲队列 tx；
- 驱动程序在 tx-usercs 的超时时间后，或者积累 tx-frames 个待发数据包后触发软中断；
- 驱动程序启用网卡的硬件中断；
- 驱动程序将数据包映射到 DMA 内存；
- 网卡从 DMA 中取数据并发送；
- 网卡发送完毕后触发硬件中断；
- 硬中断清理中断信号后触发软中断；
- 软中断释放已经发送完的数据包的内存；
