链路层到网络层的数据传递

我们知道在tcp/ip模型中，基本每一层都可以处理多重协议类型，那么当一个输入帧到达后，内核的每一层是如何来取得相应的处理函数呢？也就是说当我要把包传递给上层的时候，如何取得相应协议的处理函数。

我们这里先来看从二层如何把把数据传递给三层。

struct sk_buff {  ....................................  __be16          protocol;  .....................................  };

在sk_buff中的protocol字段能够表示输入帧的3层的协议，或者输入帧的mac头。在内核里面，是在函数netif_receive_skb中，通过protocol域来决定在三层的协议，以及处理函数。

如果内核没有找到protocol所对应协议的处理函数，那么这个帧将会被丢掉。而且一个packet也有可能被分发到多个handler，举个例子，当packet sniffer运行的时候，这里的protocol域有时就会为ETH_P_ALL.此时就会放所有的包进入下一层。不过使用ETH_P_ALL一般只是为了监测网络设备或者debug。比如tcpdump。

来看下netif_receive_skb的代码片段：

 type = skb->protocol;  list_for_each_entry_rcu(ptype,&ptype_base[ntohs(type) & PTYPE_HASH_MASK], list) {  if (ptype->type == type &&  (ptype->dev == null_or_orig || ptype->dev == skb->dev ||  ptype->dev == orig_dev)) {  if (pt_prev)ret = deliver_skb(skb, pt_prev, orig_dev);  pt_prev = ptype;  }  }  static inline int deliver_skb(struct sk_buff *skb,struct packet_type *pt_prev,struct net_device *orig_dev)
{  atomic_inc(&skb->users);  return pt_prev->func(skb, skb->dev, pt_prev, orig_dev);
}

我们可以看到最终会通过判断protocol来决定调用哪一个ptype，并调用相应的虚函数func,接下来我们就来看packet_type这个结构体，也就是所有的协议handler结构。

首先来看它的整体结构：

static struct list_head ptype_base[PTYPE_HASH_SIZE] __read_mostly;

这里有一个全局的ptype_base，他是一个hash链表。它表示所有的协议handler结构。当通过dev_add_pack注册协议的时候就插入到相应的hashcode的相应链表。

static struct list_head ptype_all __read_mostly;    /* Taps */

ptype_all也是一个全局链表，可以看到他完全是和ptype_base独立的。他就表示了ETH_P_ALL协议。

接下来就来看packet_type的结构

struct packet_type {  __be16          type;   /* This is really htons(ether_type). */  struct net_device   *dev;   /* NULL is wildcarded here       */  int         (*func) (struct sk_buff *,  struct net_device *,  struct packet_type *,  struct net_device *);  struct sk_buff      *(*gso_segment)(struct sk_buff *skb,  int features);  int         (*gso_send_check)(struct sk_buff *skb);  void            *af_packet_priv;  struct list_head    list;
};

type表示了协议的类型，dev表示了那个设备的协议类型，如果是NULL，则表示是所有设备，比如tcpdum就能通过指定设备名来监测某个指定设备。func对应协议的处理函数。af_pack_priv，被PF_PACKET类型的socket所使用(具体看unix网络编程). list链表(也就是hash链表中，相同的桶所处的链表). 中间的两个gso开头的函数，可以自己去看下gso的相关资料。

来看下ip协议的注册,以及初始化：

static struct packet_type ip_packet_type = {  .type = __constant_htons(ETH_P_IP),  .func = ip_rcv,  .gso_send_check = inet_gso_send_check,  .gso_segment = inet_gso_segment,
};  static int __init inet_init(void)
{
。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。  dev_add_pack(&ip_packet_type);
.........................................  }

可以看到在初始化函数中，调用dev_add_pack来上面定义的ip_packet_type加入到全局的hash链表中。

void dev_add_pack(struct packet_type *pt)
{  int hash;  spin_lock_bh(&ptype_lock);
///判断类型是否为ETH_P_ALL  if (pt->type == htons(ETH_P_ALL))  list_add_rcu(&pt->list, &ptype_all);  else {
///计算hash值  hash = ntohs(pt->type) & PTYPE_HASH_MASK;
///插入到相应的hash表位置  list_add_rcu(&pt->list, &ptype_base[hash]);  }  spin_unlock_bh(&ptype_lock);
}

而链路层得到相应的输入包的协议类型是通过eth_type_trans来实现的，可以随便看一下驱动的代码，当驱动调用netif_rx之前，都会先调用这个函数来得到protocol值。

先来看下不同的帧类型的区别：

eth_type_trans有两个作用，一个是设置packet type,一个是设置协议类型。
其中packet type也就是skb->pkt_type字段，表示了链路层的数据类型，他可以为下面几种类型：

Java代码

#define PACKET_HOST 0 /* To us */
#define PACKET_BROADCAST 1 /* To all */
#define PACKET_MULTICAST 2 /* To group */
#define PACKET_OTHERHOST 3 /* To someone else */
#define PACKET_OUTGOING 4 /* Outgoing of any type */

这里要注意的是PACKET_OTHERHOST类型，它表示这个帧不属于这个接收接口，可是他并不会立即被扔掉，当传递给高层的时候。它主要用来protocol sniffer.

/* *  This is an Ethernet frame header. */  //帧头的表示。
struct ethhdr {  unsigned char   h_dest[ETH_ALEN];   /* destination eth addr */  unsigned char   h_source[ETH_ALEN]; /* source ether addr    */  __be16      h_proto;        /* packet type ID field */
} __attribute__((packed));  __be16 eth_type_trans(struct sk_buff *skb, struct net_device *dev)
{  struct ethhdr *eth;  unsigned char *rawp;  //一些初始化  skb->dev = dev;  skb_reset_mac_header(skb);  skb_pull(skb, ETH_HLEN);  eth = eth_hdr(skb);  if (is_multicast_ether_addr(eth->h_dest)) {  //判断是否为广播。  if (!compare_ether_addr(eth->h_dest, dev->broadcast))  //数据位广播  skb->pkt_type = PACKET_BROADCAST;  else  //多播  skb->pkt_type = PACKET_MULTICAST;  }else if (1 /*dev->flags&IFF_PROMISC */ ) {  //主要用来网络的监测。  if (unlikely(compare_ether_addr(eth->h_dest, dev->dev_addr)))  skb->pkt_type = PACKET_OTHERHOST;  }  //通过上面的图我们知道大于1536为ethernet 类型的帧，因此直接返回h_proto。  if (ntohs(eth->h_proto) >= 1536)  return eth->h_proto;  rawp = skb->data;  //取数据位来判断是否是802.3的帧。  if (*(unsigned short *)rawp == 0xFFFF)  return htons(ETH_P_802_3);  /* *      Real 802.2 LLC */  return htons(ETH_P_802_2);
}

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