linux内核中IP数据包的输入与输出

IP层主要函数之间的调用关系如下图所示:

上面的图主要是拷贝的《Linux内核源码剖析----TCP/IP实现上册》中的图11.3，原图中有部分错误，所以这里重新绘制了一下，并且去掉了一些冗余的部分。

下面简述一下数据包传递的大致过程：

一、IP数据包的输入

ip_rcv()是网络层（IPv4，以下同）接收数据包的入口函数，链路层在接收到数据包后调用netif_receive_skb()将数据包传递到网络层。网络层的packet_type实例为ip_packet_type，在Internet协议族的初始化函数inet_init()中调用dev_add_pack()来注册到ptype_base散列表中。 ip_rcv()中接收到数据包后会检查是否是一个完整的、没有错误的数据包。如果是合法的数据包，会传递到netfilter的NF_INET_PRE_ROUTING钩子点进行处理，如果钩子处理函数中没有截获数据包，则传递到ip_rcv_finish()进行下一阶段的处理。

ip_rcv_finish()会检查是否已设置路由缓存项 ，如果没有，则调用 ip_route_input()来查找路由 ，如果查找失败，则丢弃数据包。

如果找到路由项，在路由缓存项描述结构 dst_entry的input和outpu接口中设置下一个阶段的处理函数。

如果是要转发的数据包，input接口设置的是 ip_forward()函数 ，output接口设置的是ip_output()。ip_forward()中会检查数据包的IP选项，并做相应处理。如果没有问题，将数据包的TTl值减1，然后将数据包传递到NF_INET_FORWARD钩子点进行处理。如果钩子处理函数没有截获数据包，则调用路由缓存项的output接口输出数据包，即ip_output()函数。

如果是要交给本地的数据包，input接口设置的 ip_local_deliver()函数 ，output接口设置的ip_rt_bug()。ip_local_deliver()中会检查接收到的数据包是否是IP报文的分片，如果是，则调用ip_defrag()组装分片的各个部分。如果分片没有到齐或出错，则直接返回，当前报文不再向传输层传递。如果不是IP报文的分片或IP报文的所有分片组装成功，则将报文传递到netfilter的NF_INET_LOCAL_IN钩子点进行处理。如果钩子处理函数没有截获报文，则 调用ip_local_deliver_finish()将报文传递到传输层 。在传递到传输层之前，ip_local_deliver_finish()中会将sk_buff中的成员指向传输层报文的位置。

二、IP数据包的输出

传输层向IP层输出数据包主要是调用ip_queue_xmit()和ip_push_pending_frames() 。TCP协议主要使用ip_queue_xmit()来发送数据，UDP协议主要使用ip_push_pending_frames()，不过这两者都是由本地发送的数据包，需要转发的数据包也需要IP层来处理。本地发送的数据包需要传递到netfilter的NF_INET_LOCAL_OUT钩子点处理，转发的数据包则不需要。如果没有钩子处理函数截获数据包，则继续进行处理。

如果是组播数据包，则output接口设置的是ip_mc_output()接口；如果是单播数据包，则output接口设置的ip_output。这里只讨论单播数据包。 ip_output()中只是简单地将路由缓存项中存储的网络设备设置到数据包的dev成员中 ，并且设置三层的协议类型（protocol成员），然后将数据包传递到netfilter的NF_INET_POST_ROUTING钩子点。如果没有钩子处理函数截获数据包，则将数据包传递到ip_finish_output()中处理。

ip_finish_output()中会检查报文的长度是否大于MTU 。 如果大于MTU，则调用ip_fragment()对数据包进行分片 ，然后再调用ip_finish_output2()将数据包通过邻居子系统传递到网络设备。 如果不需要分片，则直接调用ip_finish_output2()处理 。

linux内核中IP数据包的输入与输出相关推荐

Linux内核中网络数据包的接收-第一部分概念和框架
与网络数据包的发送不同,网络收包是异步的的.由于你不确定谁会在什么时候突然发一个网络包给你.因此这个网络收包逻辑事实上包括两件事: 1.数据包到来后的通知 2.收到通知并从数据包中获取数据这两件事发生 ...
Linux内核中网络数据包的接收框架
与网络数据包的发送不同,网络收包是异步的的,因为你不确定谁会在什么时候突然发一个网络包给你,因此这个网络收包逻辑其实包含两件事: 1.数据包到来后的通知 2.收到通知并从数据包中获取数据这两件事发生 ...
linux内核网络协议栈--数据包的接收过程（二十）
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. 本文只讨论以太网的物理网卡,不涉及虚拟设备,并且以一个UDP包的接收过程作为示例. 本示例里列出的函数调用关系来自于kerne ...
linux内核网络协议栈--数据包的发送过程（二十一）
继上一篇介绍了数据包的接收过程后,本文将介绍在Linux系统中,数据包是如何一步一步从应用程序到网卡并最终发送出去的. socket层 +-------------+| Application |+- ...
Linux内核网络UDP数据包发送（三）——IP协议层分析
1. 前言 Linux内核网络 UDP 协议层通过调用 ip_send_skb 将 skb 交给 IP 协议层,本文通过分析内核 IP 协议层的关键函数来分享内核数据包发送在 IP 协议层的处理,并分 ...
linux内核网络协议栈--数据包的网卡缓冲区（二十四）
程序员可能关心的基本网卡知识网卡相关介绍:http://www.linuxidc.com/Linux/2012-12/77132.htm 一.什么是网卡? 它是主机的网络设备,本身是LAN(局域网) ...
Linux内核网络udp数据包发送（二）——UDP协议层分析
1. 前言本文分享了Linux内核网络数据包发送在UDP协议层的处理,主要分析了udp_sendmsg和udp_send_skb函数,并分享了UDP层的数据统计和监控以及socket发送队列大小的调 ...
linux内核网络协议栈--数据包的接收过程（二十二）
与其说这篇文章分析了网卡驱动中中数据包的接收,还不如说基于Kernel:2.6.12,以e100为例,对网卡驱动编写的一个说明.当然,对数据包的接收说的很清楚. 一.从网卡说起这并非是一个网卡驱动分 ...
linux内核网络协议栈--数据包的接收流程（二十三）
网卡在接受数据包时会产生中断,即当有一个以太网帧到来时,网卡向内核产生一次中断: CPU收到中断信号后,执行中断处理程序,中断处理程序会设置缓冲区地址.DMA 地址等信息: 网卡通过DMA 方式将 ...

linux内核中IP数据包的输入与输出

linux内核中IP数据包的输入与输出相关推荐

最新文章

热门文章