tcp/ip源代码(17)——ip

作者：gfree.wind@gmail.com

博客：linuxfocus.blog.chinaunix.net

今天学习上次剩下的最后一个UDP 发送数据调用中的最后一个函数，ip_fragment。这个函数用于当IP数据包过大时，对其进行分片发送。

/*
* This IP datagram is too large to be sent in one piece. Break it up into
* smaller pieces (each of size equal to IP header plus
* a block of the data of the original IP data part) that will yet fit in a
* single device frame, and queue such a frame for sending.
*/
int ip_fragment(struct sk_buff *skb, int (*output)(struct sk_buff *))
{
struct iphdr *iph;
int ptr;
struct net_device *dev;
struct sk_buff *skb2;
unsigned int mtu, hlen, left, len, ll_rs;
int offset;
__be16 not_last_frag;
struct rtable *rt = skb_rtable(skb);
int err = 0;
dev = rt->dst.dev;
/*
* Point into the IP datagram header.
*/
/* 得到IP报文头的指针 */
iph = ip_hdr(skb);
if (unlikely((iph->frag_off & htons(IP_DF)) && !skb->local_df)) {
/* 禁止分片，增加错误计数 */
IP_INC_STATS(dev_net(dev), IPSTATS_MIB_FRAGFAILS);
icmp_send(skb, ICMP_DEST_UNREACH, ICMP_FRAG_NEEDED,
htonl(ip_skb_dst_mtu(skb)));
kfree_skb(skb);
return -EMSGSIZE;
}
/*
* Setup starting values.
*/

/* 得到IP报文总长度 */

hlen = iph->ihl * 4;
/* 这里的mtu为真正的MTU-IP报文头，即允许的最大IP数据长度 */
mtu = dst_mtu(&rt->dst) - hlen; /* Size of data space */
#ifdef CONFIG_BRIDGE_NETFILTER
if (skb->nf_bridge)
mtu -= nf_bridge_mtu_reduction(skb);
#endif
/* 为这个skb_buff置上分片完成的标志 */
IPCB(skb)->flags |= IPSKB_FRAG_COMPLETE;
/* When frag_list is given, use it. First, check its validity:
* some transformers could create wrong frag_list or break existing
* one, it is not prohibited. In this case fall back to copying.
*
* LATER: this step can be merged to real generation of fragments,
* we can switch to copy when see the first bad fragment.
*/
/* 根据前面的学习，我们知道4层有可能会将数据包分片。这些分片存放在skb的frag_list中*/
if (skb_has_frags(skb)) {
/* skb_buffer已经有了一个frag list */
struct sk_buff *frag, *frag2;
/* 拿到数据包的长度 */
int first_len = skb_pagelen(skb);

1.数据包的长度超过了MTU；

2.数据包长度没有按8字节对齐；

3.数据包设置了IP_MF或者IP_OFFSET位

这样，进入slow_path

if (first_len - hlen > mtu ||
((first_len - hlen) & 7) ||
(iph->frag_off & htons(IP_MF|IP_OFFSET)) ||
skb_cloned(skb))
goto slow_path; //跳到slow_path

/* 遍历每一个分片 */

skb_walk_frags(skb, frag) {
/* 检查每个分片，如果有一个分片不符合要求，就只能使用slow path */
/* Correct geometry. */
if (frag->len > mtu ||
((frag->len & 7) && frag->next) ||
skb_headroom(frag) hlen)
goto slow_path_clean;
/* Partially cloned skb? */
if (skb_shared(frag))
goto slow_path_clean;
BUG_ON(frag->sk);
if (skb->sk) {
frag->sk = skb->sk;
frag->destructor = sock_wfree;
}
skb->truesize -= frag->truesize;
}
/* Everything is OK. Generate! */
/* 现在可以进行fast path了*/
err = 0;
offset = 0;
/* 拿到frag list */
frag = skb_shinfo(skb)->frag_list;
/* 重置原来的frag list，相当于从skb_buff上取走了frag list */
skb_frag_list_init(skb);
/*
得到实际的数据长度，置分片标志位和校验和
*/
skb->data_len = first_len - skb_headlen(skb);
skb->len = first_len;
iph->tot_len = htons(first_len);
iph->frag_off = htons(IP_MF);
ip_send_check(iph);

/* 分别处理每一个分片 */

for (;;) {
/* Prepare header of the next frame,
* before previous one went down. */
if (frag) {
/* 表示checksm已经算好*/
frag->ip_summed = CHECKSUM_NONE;
/* 设置传输层*/
skb_reset_transport_header(frag);
__skb_push(frag, hlen);
/* 设置网络层 */
skb_reset_network_header(frag);
memcpy(skb_network_header(frag), iph, hlen);
iph = ip_hdr(frag);
iph->tot_len = htons(frag->len);
ip_copy_metadata(frag, skb);
if (offset == 0)
ip_options_fragment(frag);
offset = skb->len - hlen;
iph->frag_off = htons(offset>>3);
if (frag->next != NULL)
iph->frag_off |= htons(IP_MF);
/* Ready, complete checksum */
/* 计算分片的校验和 */
ip_send_check(iph);
}

/* 发送 */

err = output(skb);
if (!err)
IP_INC_STATS(dev_net(dev), IPSTATS_MIB_FRAGCREATES);
if (err || !frag)
break;
skb = frag;
frag = skb->next;
skb->next = NULL;
}
if (err == 0) {
IP_INC_STATS(dev_net(dev), IPSTATS_MIB_FRAGOKS);
return 0;
}

/* 出错是否内存 */

while (frag) {
skb = frag->next;
kfree_skb(frag);
frag = skb;
}
IP_INC_STATS(dev_net(dev), IPSTATS_MIB_FRAGFAILS);
return err;
slow_path_clean:
/* 清除shared sk_buff */
skb_walk_frags(skb, frag2) {
if (frag2 == frag)
break;
frag2->sk = NULL;
frag2->destructor = NULL;
skb->truesize = frag2->truesize;
}
}
slow_path:
left = skb->len - hlen; /* Space per frame */
ptr = hlen; /* Where to start from */
/* for bridged IP traffic encapsulated inside f.e. a vlan header,
* we need to make room for the encapsulating header
*/
ll_rs = LL_RESERVED_SPACE_EXTRA(rt->dst.dev, nf_bridge_pad(skb));
/*
* Fragment the datagram.
*/

/* 得到偏移 */

offset = (ntohs(iph->frag_off) & IP_OFFSET) 3;
/* 通过IP_MF标志位，判断是否是最后一个分片 */
not_last_frag = iph->frag_off & htons(IP_MF);
/*
* Keep copying data until we run out.
*/
while (left > 0) {
/* 计算分片长度 */
len = left;
/* IF: it doesn't fit, use 'mtu' - the data space left */
if (len > mtu)
len = mtu;
/* IF: we are not sending upto and including the packet end
then align the next start on an eight byte boundary */
if (len left) {
len &= ~7;
}
/*
* Allocate buffer.
*/

/* 为分片申请该分片申请一个sk_buff */

if ((skb2 = alloc_skb(len hlen ll_rs, GFP_ATOMIC)) == NULL) {
NETDEBUG(KERN_INFO "IP: frag: no memory for new fragment!\n");
err = -ENOMEM;
goto fail;
}
/*
* Set up data on packet
*/

/* 复制数据，以及运输层 */

ip_copy_metadata(skb2, skb);
skb_reserve(skb2, ll_rs);
skb_put(skb2, len hlen);
skb_reset_network_header(skb2);
skb2->transport_header = skb2->network_header hlen;
/*
* Charge the memory for the fragment to any owner
* it might possess
*/
if (skb->sk)
skb_set_owner_w(skb2, skb->sk);
/*
* Copy the packet header into the new buffer.
*/
skb_copy_from_linear_data(skb, skb_network_header(skb2), hlen);
/*
* Copy a block of the IP datagram.
*/
if (skb_copy_bits(skb, ptr, skb_transport_header(skb2), len))
BUG();
left -= len;
/*
* Fill in the new header fields.
*/
/* 填充网络层 */
iph = ip_hdr(skb2);
iph->frag_off = htons((offset >> 3));
/* ANK: dirty, but effective trick. Upgrade options only if
* the segment to be fragmented was THE FIRST (otherwise,
* options are already fixed) and make it ONCE
* on the initial skb, so that all the following fragments
* will inherit fixed options.
*/
/* 如果是第一个分片，填充ip option */
if (offset == 0)
ip_options_fragment(skb);
/*
* Added AC : If we are fragmenting a fragment that's not the
* last fragment then keep MF on each bit
*/
/* 设置IP_MF标志位 */
if (left > 0 || not_last_frag)
iph->frag_off |= htons(IP_MF);
ptr = len;
offset = len;
/*
* Put this fragment into the sending queue.
*/
iph->tot_len = htons(len hlen);

/* 计算校验和 */

ip_send_check(iph);

/* 发送该分片 */

err = output(skb2);
if (err)
goto fail;
IP_INC_STATS(dev_net(dev), IPSTATS_MIB_FRAGCREATES);
}

/* 释放sk_buff */

kfree_skb(skb);
IP_INC_STATS(dev_net(dev), IPSTATS_MIB_FRAGOKS);
return err;
fail:
kfree_skb(skb);
IP_INC_STATS(dev_net(dev), IPSTATS_MIB_FRAGFAILS);
return err;
}

前段时间一直没有大块的时间，每天工作回家比较累，也就懒得看了。周末又陪老婆打球，休息了休息，也没看。今天总算给看完了。

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