网络栈的一些源码分析

摘抄从 gregg 的 BCC book

Sockets are defined by a sock struct embedded at the start of protocol variants such as tcp_sock. Network protocols are attached to socket using a struct proto, such that there a tcp_prot,udp_prot,etc; this struct defines callback functions for operating the protocol,including for connect,sendmsg,and recvmsg.

These include the new API(NAPI) interface Receive Side Scaling(RSS), Receive Packet Steering(RPS) Receive Flow Steering(RFS), Accelerated RFS, and Transmit Packet Steering(XPS).

SO_REUSEPORT 可以让多个 process 使用相同的 port

使用 SYN Backlog 和 listen Backlog 来两个队列来构建 方式 SYN flooding 攻击。

最后，这里还有有一些高级的 perfermance optimizations 话题一带而过，在 P395

1. Nagle
2. Byte Queue Limits(BQL)
3. Pacing
4. TCP Small Queues(TSQ)
5. Early Departure Time(EDT)

dsa : Distributed Switch Architecture

https://www.kernel.org/doc/Documentation/networking/dsa/dsa.txt

分布式 switch

can : SocketCAN - Controller Area Network

https://www.kernel.org/doc/Documentation/networking/can.rst

• CAN 通信讲解

调试 bmbt 的时候，打过断点的位置

arch/x86/kernel/apic/msi.c: irq_msi_compose_msg

drivers/net/ethernet/intel/e1000e/netdev.c

• e1000_intr_msix_tx => e1000_clean_tx_irq => netdev_completed_queue => netdev_tx_completed_queue

e1000_clean_tx_ring => netdev_reset_queue => netdev_tx_reset_queue

• e1000_xmit_frame
  • netdev_sent_queue
  • e1000_tx_queue

net/core/dev.c

• xmit_one
  • dev_queue_xmit

net/ipv6/ip6_output.c

• ip6_finish_output2

net/ipv6/mcast.c

• mld_ifc_start_timer

net/sched/sch_generic.c

• sch_direct_xmit

关键的结构体

struct socket

const struct proto_ops inet_stream_ops; // 对应 tcp ，而 SOCK_STREAM

const struct proto_ops inet_dgram_ops; // 对应 udp ，SOCK_DGRAM

static const struct proto_ops inet_sockraw_ops;

struct proto_ops

每一个协议都会对应的注册，例如 ipv4

• net_proto_family : 只有一个 create hook，相比 struct proto_ops 是一个更大的分类，例如在 inet6_family_ops 下， 有 inet6_dgram_ops 和 inet6_stream_ops
• net_device ：基于 virtio_net 来看看吧
• proto
• packet_type
• dst_entry

/* Networking protocol blocks we attach to sockets.
 * socket layer -> transport layer interface
 */
struct proto {

• net_protocol
  • ip_protocol_deliver_rcu : 接受的包中解析上层的协议是什么，如果是 TCP，那么使用 tcp 注册的协议

socket 的 ops 是一个指向 struct proto_ops 的指针，sock 的 ops 是一个指向 struct proto 的指针, 它们在结构被创建时确定¹ socket->ops 和 sock->ops 由前两个参数 socket_family 和 socket_type 共同确定。

以 INET 协议簇为例，注册接口是

int inet_add_protocol(const struct net_protocol *prot, unsigned char protocol);

L2->L3 如出一辙。只不过注册接口变成了

void dev_add_pack(struct packet_type *pt)

对于需要本机上送的报文 rth->dst.input = ip_local_deliver; 对需要转发的报文 rth->dst.input = ip_forward; 对本机发送的报文 rth->dst.output = ip_output;

基本流程

• sys_socket
  • sock_create
  • sock_map_fd : 将 socket 和 fd 关联起来

关键目录

• net/ethernet/eth.c

eth_mac_addr : ethernet 控制 mac 2

• net/8021q

实现 vlan 的

net/devlink

应该是驱动实现的合集，但是 virtio_net 是不需要这个

https://docs.kernel.org/networking/devlink/index.html

net/core/ 下有什么?

linkwatch_event 搞不清楚是什么

File	Lines	Code	Comments	Blanks	Comments
filter.c	11947	9545	792	1610	bpf 相关
dev.c	11660	7760	2093	1807
skbuff.c	6990	4535	1379	1076
rtnetlink.c	6688	5316	315	1057
sock.c	4215	3043	537	635
pktgen.c	4086	3088	352	646
neighbour.c	3894	3132	192	570
net-sysfs.c	2108	1610	106	392
flow_dissector.c	2053	1610	136	307
drop_monitor.c	1785	1350	83	352
sock_map.c	1715	1405	45	265
net_namespace.c	1400	1014	170	216
fib_rules.c	1319	1056	26	237
skmsg.c	1253	1023	61	169
dev_addr_lists.c	1050	611	307	132
page_pool.c	954	612	176	166
bpf_sk_storage.c	930	724	54	152
datagram.c	923	597	206	120
netpoll.c	867	670	51	146
dev_ioctl.c	817	557	128	132
xdp.c	804	575	84	145
gro.c	767	552	84	131
sysctl_net_core.c	753	660	19	74
sock_reuseport.c	749	501	110	138
lwt_bpf.c	657	514	29	114
flow_offload.c	638	525	7	106
utils.c	486	361	77	48
gen_stats.c	485	297	137	51
lwtunnel.c	427	332	14	81
net-procfs.c	415	339	13	63
selftests.c	410	327	12	71
scm.c	373	288	26	59
sock_diag.c	343	279	3	61
dst.c	340	265	22	53
failover.c	315	212	42	61
netprio_cgroup.c	295	197	49	49
link_watch.c	294	187	44	63
gen_estimator.c	278	171	71	36
gso_test.c	274	211	19	44
gso.c	273	131	106	36
dev_addr_lists_test.c	237	183	8	46
ptp_classifier.c	228	116	96	16
stream.c	220	141	52	27
secure_seq.c	200	161	19	20
fib_notifier.c	199	162	0	37
dst_cache.c	183	141	7	35
netdev-genl.c	175	135	1	39
of_net.c	172	91	58	23
netclassid_cgroup.c	152	110	14	28
gro_cells.c	138	103	11	24
request_sock.c	132	44	77	11
tso.c	89	70	5	14
hwbm.c	85	62	9	14
timestamping.c	71	51	6	14
net-traces.c	68	52	6	10
netevent.c	63	20	36	7
netdev-genl-gen.c	48	35	6	7

[!NOTE] 参考 Deepseeek ，有待验证

• consume_skb : 释放掉 skb ，主要场景为:
• 数据包成功交付到上层协议
• 数据包被明确丢弃
  • 防火墙规则丢弃数据包（如iptables规则匹配为DROP）。
  • 路由失败（如无可用路由或TTL过期）。
  • 协议栈处理错误（如校验和失败、无效包头）。 递减skb的引用计数，当计数归零时，释放其占用的内存及相关资源

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1. https://switch-router.gitee.io/blog/linux-net-stack/ ↩