一、背景

使用ping命令发现局域网内延迟大，且变化较大。需要分析耗时在那一层。

二、分析

上图可以看出，本机ping延时非常低。在本机网络 IO 的过程中，流程会有一些差别。有差异的地方总共有两个，分别是路由和驱动程序。

路由：

对于本机网络 IO 来说，特殊之处在于在 local 路由表中就能找到路由项，对应的设备都将使用 loopback 网卡，也就是我们常见的 lO。

驱动程序：

网络设备子系统的入口函数是 dev_queue_xmit。对于真的有队列的物理设备，在该函数中进行了一系列复杂的排队等处理以后，才调用 dev_hard_start_xmit，从这个函数再进入驱动程序来发送。

但是对于启动状态的回环设备来说（q->enqueue 判断为 false），就简单多了：没有队列的问题，直接进入 dev_hard_start_xmit。接着进入回环设备的“驱动”里的发送回调函数 loopback_xmit，将 skb “发送”出去。

因此，可以从上面两层入手，排查问题！

驱动：

监控icmp包发送和接受的时刻，看时间是否过大。

但有一个问题，链路上运行的不一定只有ICMP数据包。因此，我们需要在每一层对我们发送和接收的ICMP包进行过滤。

路由：

三、ICMP

ICMP报文包含在IP数据报中，IP报头在ICMP报文的最前面。一个ICMP报文包括IP报头（至少20字节）、ICMP报头（至少八字节）和ICMP报文（属于ICMP报文的数据部分）。当IP报头中的协议字段值为1时，就说明这是一个ICMP报文。ICMP报头如下图所示。

这里只讲解与ping有关的ICMP消息类型，主机发送回送消息(Type = 8)，被请求主机回送响应消息(Type = 0)，基本格式如下：
回送消息[ECHO]

回送响应消息[ECHO REPLY]

•CheckSum为校验和，重点注意从ICMP的头部(即Type开始)，到data结束(即到整个数据包结束)
•Identifier为标识符，由主机设定，一般设置为进程号，回送响应消息与回送消息中identifier保持一致
•Sequence Number为序列号，由主机设定，一般设为由0递增的序列，回送响应消息与回送消息中Sequence Number保持一致
•data为数据，由主机设定，回送响应消息与回送消息中data保持一致

///include/uapi/linux/icmp.hstruct icmphdr {__u8     type;__u8       code;__sum16    checksum;union {struct {__be16  id;__be16   sequence;} echo;__be32  gateway;struct {__be16  __unused;__be16 mtu;} frag;__u8 reserved[4];} un;
};

四、实现

#ifndef _LINUX_IP_H
#define _LINUX_IP_H#include <linux/skbuff.h>
#include <uapi/linux/ip.h>static inline struct iphdr *ip_hdr(const struct sk_buff *skb)
{return (struct iphdr *)skb_network_header(skb);
}static inline struct iphdr *inner_ip_hdr(const struct sk_buff *skb)
{return (struct iphdr *)skb_inner_network_header(skb);
}static inline struct iphdr *ipip_hdr(const struct sk_buff *skb)
{return (struct iphdr *)skb_transport_header(skb);
}
#endif  /* _LINUX_IP_H */struct iphdr {
#if defined(__LITTLE_ENDIAN_BITFIELD)__u8   ihl:4,version:4;
#elif defined (__BIG_ENDIAN_BITFIELD)__u8   version:4,ihl:4;
#else
#error  "Please fix <asm/byteorder.h>"
#endif__u8  tos;__be16  tot_len;__be16  id;__be16   frag_off;__u8   ttl;__u8    protocol;__sum16    check;__be32    saddr;__be32    daddr;/*The options start here. */
};

///include/uapi/linux/in.henum {IPPROTO_IP = 0,     /* Dummy protocol for TCP       */
#define IPPROTO_IP      IPPROTO_IPIPPROTO_ICMP = 1,        /* Internet Control Message Protocol    */
#define IPPROTO_ICMP        IPPROTO_ICMPIPPROTO_IGMP = 2,      /* Internet Group Management Protocol   */
#define IPPROTO_IGMP        IPPROTO_IGMPIPPROTO_IPIP = 4,      /* IPIP tunnels (older KA9Q tunnels use 94) */
#define IPPROTO_IPIP        IPPROTO_IPIPIPPROTO_TCP = 6,       /* Transmission Control Protocol    */
#define IPPROTO_TCP     IPPROTO_TCPIPPROTO_EGP = 8,        /* Exterior Gateway Protocol        */
#define IPPROTO_EGP     IPPROTO_EGPIPPROTO_PUP = 12,       /* PUP protocol             */
#define IPPROTO_PUP     IPPROTO_PUPIPPROTO_UDP = 17,       /* User Datagram Protocol       */
#define IPPROTO_UDP     IPPROTO_UDPIPPROTO_IDP = 22,       /* XNS IDP protocol         */
#define IPPROTO_IDP     IPPROTO_IDPIPPROTO_TP = 29,        /* SO Transport Protocol Class 4    */
#define IPPROTO_TP      IPPROTO_TPIPPROTO_DCCP = 33,       /* Datagram Congestion Control Protocol */
#define IPPROTO_DCCP        IPPROTO_DCCPIPPROTO_IPV6 = 41,     /* IPv6-in-IPv4 tunnelling      */
#define IPPROTO_IPV6        IPPROTO_IPV6IPPROTO_RSVP = 46,     /* RSVP Protocol            */
#define IPPROTO_RSVP        IPPROTO_RSVPIPPROTO_GRE = 47,      /* Cisco GRE tunnels (rfc 1701,1702)    */
#define IPPROTO_GRE     IPPROTO_GREIPPROTO_ESP = 50,       /* Encapsulation Security Payload protocol */
#define IPPROTO_ESP     IPPROTO_ESPIPPROTO_AH = 51,        /* Authentication Header protocol   */
#define IPPROTO_AH      IPPROTO_AHIPPROTO_MTP = 92,        /* Multicast Transport Protocol     */
#define IPPROTO_MTP     IPPROTO_MTPIPPROTO_BEETPH = 94,        /* IP option pseudo header for BEET */
#define IPPROTO_BEETPH      IPPROTO_BEETPHIPPROTO_ENCAP = 98,      /* Encapsulation Header         */
#define IPPROTO_ENCAP       IPPROTO_ENCAPIPPROTO_PIM = 103,        /* Protocol Independent Multicast   */
#define IPPROTO_PIM     IPPROTO_PIMIPPROTO_COMP = 108,     /* Compression Header Protocol      */
#define IPPROTO_COMP        IPPROTO_COMPIPPROTO_SCTP = 132,        /* Stream Control Transport Protocol    */
#define IPPROTO_SCTP        IPPROTO_SCTPIPPROTO_UDPLITE = 136, /* UDP-Lite (RFC 3828)          */
#define IPPROTO_UDPLITE     IPPROTO_UDPLITEIPPROTO_MPLS = 137,     /* MPLS in IP (RFC 4023)        */
#define IPPROTO_MPLS        IPPROTO_MPLSIPPROTO_RAW = 255,     /* Raw IP packets           */
#define IPPROTO_RAW     IPPROTO_RAWIPPROTO_MAX
};

驱动层如何识别ICMP报文？

在.ndo_start_xmit = esp_hard_start_xmit，函数中，将邻居子系统传递下来的skb使用ip_hdr函数即可转换！

#include <linux/ip.h>
#include <linux/in.h>
#include <linux/icmp.h>struct iphdr *iph;
struct icmphdr *icmpph = NULL;iph = ip_hdr(skb);
if(iph->protocol==IPPROTO_ICMP ) {//如果是ICMP报文icmpph = (struct icmphdr *) ((u8 *) iph + (iph->ihl << 2));printk("ESP type:%d, code:%d\n", icmpph->type, icmpph->code);if(icmpph->type==8 && icmpph->code==0) {//ping 请求printk(KERN_ERR "ping RQ:%d\n",icmpph->un.echo.sequence);}
}

ref：

不为人知的网络编程(十三)：深入操作系统，彻底搞懂127.0.0.1本机网络通信 - 知乎

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使用ping命令定位网络延迟问题

一、背景

二、分析

三、ICMP

四、实现

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