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48 | 接收网络包(下)

48 | 接收网络包(下)

作者: AndyWei123 | 来源:发表于2020-05-25 00:28 被阅读0次
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    • 硬件网卡接收到网络包之后,通过 DMA 技术,将网络包放入 Ring Buffer;
    • 硬件网卡通过中断通知 CPU 新的网络包的到来;
    • 网卡驱动程序会注册中断处理函数 ixgb_intr;
    • 中断处理函数处理完需要暂时屏蔽中断的核心流程之后,通过软中断 NET_RX_SOFTIRQ 触发接下来的处理过程;
    • NET_RX_SOFTIRQ 软中断处理函数 net_rx_action,net_rx_action 会调用 napi_poll,进而调用 ixgb_clean_rx_irq,从 Ring Buffer 中读取数据到内核 struct sk_buff;
    • 调用 netif_receive_skb 进入内核网络协议栈,进行一些关于 VLAN 的二层逻辑处理后,调用 ip_rcv 进入三层 IP 层;
    • 在 IP 层,会处理 iptables 规则,然后调用 ip_local_deliver 交给更上层 TCP 层;
    • 在 TCP 层调用 tcp_v4_rcv,这里面有三个队列需要处理,如果当前的 Socket 不是正在被读;取,则放入 backlog 队列,如果正在被读取,不需要很实时的话,则放入 prequeue 队列,其他情况调用 tcp_v4_do_rcv;
    • 在 tcp_v4_do_rcv 中,如果是处于 TCP_ESTABLISHED 状态,调用 tcp_rcv_established,其他的状态,调用 tcp_rcv_state_process;
    • 在 tcp_rcv_established 中,调用 tcp_data_queue,如果序列号能够接的上,则放入 sk_receive_queue 队列;
    • 如果序列号接不上,则暂时放入 out_of_order_queue 队列,等序列号能够接上的时候,再放入 sk_receive_queue 队列。至此内核接收网络包的过程到此结束,接下来就是用户态读取网络包的过程,这个过程分成几个层次。
    • VFS 层:read 系统调用找到 struct file,根据里面的 file_operations 的定义,调用 sock_read_iter 函数。sock_read_iter 函数调用 sock_recvmsg 函数。
    • Socket 层:从 struct file 里面的 private_data 得到 struct socket,根据里面 ops 的定义,调用 inet_recvmsg 函数。
    • Sock 层:从 struct socket 里面的 sk 得到 struct sock,根据里面 sk_prot 的定义,调用 tcp_recvmsg 函数。
    • TCP 层:tcp_recvmsg 函数会依次读取 receive_queue 队列、prequeue 队列和 backlog 队列。

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