Linux收包

[图片上传中...(image-717049-1622472565822)]
image

Linux的软中断都是在专门的内核线程(ksoftirqd)中进行的。这里需要注意的一点是,软中断不仅仅只有网络软中断,还有其它类型。该线程数量不是1个,而是N个,其中N等于你的机器的核数。

系统初始化的时候在kernel/smpboot.c中调用了smpboot_register_percpu

首先在开始收包之前,Linux要做许多的准备工作:

  1. 创建ksoftirqd线程,为它设置好它自己的线程函数,后面指望着它来处理软中断呢
  2. 网络子系统初始化,为每个CPU都申请一个softnet_data数据结构,在这个数据结构里的poll_list是等待驱动程序将其poll函数注册进来
  3. 协议栈注册,linux要实现许多协议,比如arp,icmp,ip,udp,tcp,每一个协议都会将自己的处理函数注册一下,方便包来了迅速找到对应的处理函数。后面我们会看到软中断中会通过ptype_base找到ip_rcv函数地址,进而将ip包正确地送到ip_rcv()中执行。在ip_rcv中将会通过inet_protos找到tcp或者udp的处理函数,再而把包转发给udp_rcv()或tcp_v4_rcv()函数。
  4. 网卡驱动初始化,每个驱动都有一个初始化函数,内核会让驱动也初始化一下。在这个初始化过程中,进行DMA初始化,把NAPI的poll函数地址告诉内核
  5. 启动网卡,分配RX(分配RingBuffer),TX队列,注册对应的中断处理函数,(Rx Tx 队列的数量和大小可以通过 ethtool 进行配置)
    以上是内核准备收包之前的重要工作,当上面都ready之后,就可以打开硬中断,等待数据包的到来了。

当数据到来了以后,第一个迎接它的是网卡(我去,这不是废话么):

  1. 网卡将数据帧DMA到内存的RingBuffer中,然后向CPU发起中断通知
  2. CPU响应中断请求,调用网卡启动时注册的中断处理函数
  3. 中断处理函数几乎没干啥,就发起了软中断请求
  4. 内核线程ksoftirqd线程发现有软中断请求到来,先关闭硬中断,这里有个地方要注意下:只要硬中断在哪个CPU上被响应,那么软中断也是在这个CPU上处理的。
  5. ksoftirqd线程开始调用驱动的poll函数收包,把数据帧从RingBuffer上取下来
  6. poll函数将收到的包送到协议栈注册的ip_rcv函数中
  7. ip_rcv函数再讲包送到udp_rcv函数中(对于tcp包就送到tcp_rcv)udp_rcv函数当找到对应socket后将数据包放到socket的缓存队列里。如果没有找到,则发送一个目标不可达的icmp包。接收队列如果满了的话,将直接把包丢弃。接收队列大小受内核参数net.core.rmem_maxnet.core.rmem_default影响。

注意:当RingBuffer满的时候,新来的数据包将给丢弃。ifconfig查看网卡的时候,可以里面有个overruns,表示因为环形队列满被丢弃的包。如果发现有丢包,可能需要通过ethtool命令来加大环形队列的长度。

©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 203,937评论 6 478
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 85,503评论 2 381
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 150,712评论 0 337
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 54,668评论 1 276
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 63,677评论 5 366
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 48,601评论 1 281
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 37,975评论 3 396
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 36,637评论 0 258
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 40,881评论 1 298
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 35,621评论 2 321
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 37,710评论 1 329
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 33,387评论 4 319
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 38,971评论 3 307
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 29,947评论 0 19
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 31,189评论 1 260
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 44,805评论 2 349
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 42,449评论 2 342

推荐阅读更多精彩内容

  • 前面和大家分享了我在CPU、内存、磁盘上的一点浅薄的思考。今天开始我们讨论Linux里最重要的一个模块-网络模块。...
    yanfeizhang阅读 1,279评论 0 5
  • 网卡收包从整体上是网线中的高低电平转换到网卡FIFO存储再拷贝到系统主内存(DDR3)的过程,其中涉及到网卡控制器...
    tracy_668阅读 13,663评论 6 24
  • 本文将介绍在Linux系统中,数据包是如何一步一步从网卡传到进程手中的。如果英文没有问题,强烈建议阅读后面参考里的...
    明翼阅读 563评论 0 1
  • 我是黑夜里大雨纷飞的人啊 1 “又到一年六月,有人笑有人哭,有人欢乐有人忧愁,有人惊喜有人失落,有的觉得收获满满有...
    陌忘宇阅读 8,520评论 28 53
  • 信任包括信任自己和信任他人 很多时候,很多事情,失败、遗憾、错过,源于不自信,不信任他人 觉得自己做不成,别人做不...
    吴氵晃阅读 6,178评论 4 8