skb 操作函数skb_linearize

skb_linearize：分配新的skb->data，将旧的skb->data、skb_shinfo(skb)->frags、skb_shinfo(skb)->frag_list中的内容拷贝到新skb->data的连续内存空间中，释放frags或frag_list

//其中frags用于支持分散聚集IO，frags_list用于支持数据分片
1.1 int __skb_linearize(struct sk_buff *skb, int gfp_mask)
{
    unsigned int size;
    u8 *data;
    long offset;
    struct skb_shared_info *ninfo;
    int headerlen = skb->data - skb->head;
    int expand = (skb->tail + skb->data_len) - skb->end;
    //如果此skb被共享
    if (skb_shared(skb))
        BUG();//产生BUG oops
 
    //还需要的内存大小
    if (expand <= 0)
        expand = 0;
    //新申请的skb的大小
    size = skb->end - skb->head + expand;
    //将size对齐到SMP_CACHE_BYTES
    size = SKB_DATA_ALIGN(size);
    //分配物理上联系的内存
    data = kmalloc(size + sizeof(struct skb_shared_info), gfp_mask);
    if (!data)
        return -ENOMEM;
    //拷贝
    if (skb_copy_bits(skb, -headerlen, data, headerlen + skb->len))
        BUG();
 
    //初始化skb的skb_shared_info结构
    ninfo = (struct skb_shared_info*)(data + size);
    atomic_set(&ninfo->dataref, 1);
    ninfo->tso_size = skb_shinfo(skb)->tso_size;
    ninfo->tso_segs = skb_shinfo(skb)->tso_segs;
    //fraglist为NULL
    ninfo->nr_frags = 0;
    ninfo->frag_list = NULL;
 
    offset = data - skb->head;
 
    //释放之前skb的data
    skb_release_data(skb);
 
    //将skb指向新的data
    skb->head = data;
    skb->end  = data + size;
    //重新初始化新skb的各个报头指针
    skb->h.raw   += offset;
    skb->nh.raw  += offset;
    skb->mac.raw += offset;
    skb->tail    += offset;
    skb->data    += offset;
 
    skb->cloned    = 0;
 
    skb->tail     += skb->data_len;
    skb->data_len  = 0;
    return 0;
}
 
1.2 SKB_DATA_ALIGN(X)    (((X) + (SMP_CACHE_BYTES - 1)) & \
                 ~(SMP_CACHE_BYTES - 1))
 
//将skb中起始offset的内容拷贝到to中，拷贝长度为len
1.3 int skb_copy_bits(const struct sk_buff *skb, int offset, void *to, int len)
{
    int i, copy;
    //skb->len-skb->data_len,得到skb->head到skb->end之间的数据量
    int start = skb_headlen(skb);
    //偏移量+len > skb->len,说明可供拷贝的数据量不够
    if (offset > (int)skb->len - len)
        goto fault;
    //计算需要拷贝的数据量
    if ((copy = start - offset) > 0) {
        if (copy > len)
            copy = len;
        //拷贝
        memcpy(to, skb->data + offset, copy);
        if ((len -= copy) == 0)//拷贝量=需要拷贝的长度
            return 0;
        offset += copy;//更新偏移量
        to     += copy;
    }
    //接下来的数据从skb_shinfo的frags数组中进行拷贝
    for (i = 0; i < skb_shinfo(skb)->nr_frags; i++) {
        int end;
 
        //遍历frags
        end = start + skb_shinfo(skb)->frags[i].size;
        if ((copy = end - offset) > 0) {
            u8 *vaddr;
 
            if (copy > len)
                copy = len;
            //映射skb的frag到内核地址空间
            vaddr = kmap_skb_frag(&skb_shinfo(skb)->frags[i]);
            //拷贝
            memcpy(to,
                   vaddr + skb_shinfo(skb)->frags[i].page_offset+
                   offset - start, copy);
            //解除映射
            kunmap_skb_frag(vaddr);
 
            if ((len -= copy) == 0)
                return 0;
            offset += copy;
            to     += copy;
        }
        start = end;
    }
    //从skb的frag_list中拷贝
    if (skb_shinfo(skb)->frag_list) {
        struct sk_buff *list = skb_shinfo(skb)->frag_list;
 
        for (; list; list = list->next) {
            int end;
 
            BUG_TRAP(start <= offset + len);
 
            end = start + list->len;
            if ((copy = end - offset) > 0) {
                if (copy > len)
                    copy = len;
                //递归调用
                if (skb_copy_bits(list, offset - start,
                          to, copy))
                    goto fault;
                if ((len -= copy) == 0)
                    return 0;
                offset += copy;
                to     += copy;
            }
            start = end;
        }
    }
    if (!len)
        return 0;
 
fault:
    return -EFAULT;
}

 

//保证skb->data 到 skb->tail之间有len长度的数据
2.1 static inline int pskb_may_pull(struct sk_buff *skb, unsigned int len)
{
    //skb->data 到 skb->tail之间的数据足够len长度
    if (likely(len <= skb_headlen(skb)))
        return 1;
    //len长度超过skb总长度
    if (unlikely(len > skb->len))
        return 0;
    //移动后边的数据到skb->data中
    return __pskb_pull_tail(skb, len-skb_headlen(skb)) != NULL;
}
 
//调用流程pskb_may_pull->__pskb_pull_tail
//delta为需要从frags或者frag_list向前移动的数据量
2.2 unsigned char *__pskb_pull_tail(struct sk_buff *skb, int delta)
{    //eat为去除当前skb可用内存，还需要多少内存
    int i, k, eat = (skb->tail + delta) - skb->end;
    //判断当前skb是否被克隆
    if (eat > 0 || skb_cloned(skb)) {
        //对sk_buff重新分配头
        if (pskb_expand_head(skb, 0, eat > 0 ? eat + 128 : 0,
                     GFP_ATOMIC))
            return NULL;
    }
    //从skb的offset(skb->tail)，拷贝delta个字节到skb->tail之后
    if (skb_copy_bits(skb, skb_headlen(skb), skb->tail, delta))
        BUG();
    //没有分段
    if (!skb_shinfo(skb)->frag_list)
        goto pull_pages;
    //由于数据已经拷贝到了skb->data中，因此需要释放frags,frag_list中被拷贝过的数据
    //计算从frags数组中拷贝的数据量
    eat = delta;
    for (i = 0; i < skb_shinfo(skb)->nr_frags; i++) {
        //寻找到满足eat这么多数据量的最后一个page
        if (skb_shinfo(skb)->frags[i].size >= eat)
            //在frags数组中的数据量可以满足delta时，则只释放frags即可
            goto pull_pages;
        eat -= skb_shinfo(skb)->frags[i].size;
    }
    //eat仍不为0，说明从frag_list中进行了拷贝，释放frag_list
    if (eat) {
        struct sk_buff *list = skb_shinfo(skb)->frag_list;
        struct sk_buff *clone = NULL;
        struct sk_buff *insp = NULL;
 
        do {
            //list为null，说明数据量不够
            if (!list)
                BUG();
            //当前skb的长度小于需要的长度
            if (list->len <= eat) {
                //找到下一个skb
                eat -= list->len;
                //list指向下一个需要的skb
                list = list->next;
                //insp指向当前的skb
                insp = list;
            } else {
                //此时insp指向前一个skb
                //说明当前skb可以满足需要的数据量
                if (skb_shared(list)) {//但是当前skb被共享
                    clone = skb_clone(list, GFP_ATOMIC);//对最后那个拷贝不完全的skb，进行克隆
                    if (!clone)
                        return NULL;
                    //list指向当前被克隆的的skb
                    //insp指向下一个skb
                    insp = list->next;
                    list = clone;
                } else {
                    //list与insp指向当前的skb
                    insp = list;
                }
                //修改最后一个skb，移动指针，删除掉被拷贝的数据
                if (!pskb_pull(list, eat)) {
                    if (clone)
                        kfree_skb(clone);//递减clone的引用计数
                    return NULL;
                }
                break;
            }
        } while (eat);
        //list指向frag_list头
        //直到list遍历到数据量足够的最后一个skb
        while ((list = skb_shinfo(skb)->frag_list) != insp) {
            skb_shinfo(skb)->frag_list = list->next;
            //释放当前的skb
            kfree_skb(list);//递减当前skb的引用技术，如果引用计数=0，则释放list
        }
        //说明最后一个skb只被拷贝了一部分，将此skb挂到frag_list头
        if (clone) {
            clone->next = list;
            skb_shinfo(skb)->frag_list = clone;
        }
    }
 
pull_pages:
    eat = delta;
    k = 0;
    //释放frags中的page
    for (i = 0; i < skb_shinfo(skb)->nr_frags; i++) {
        if (skb_shinfo(skb)->frags[i].size <= eat) {
            put_page(skb_shinfo(skb)->frags[i].page);
            eat -= skb_shinfo(skb)->frags[i].size;
        } else {
            skb_shinfo(skb)->frags[k] = skb_shinfo(skb)->frags[i];
            if (eat) {
                skb_shinfo(skb)->frags[k].page_offset += eat;
                skb_shinfo(skb)->frags[k].size -= eat;
                eat = 0;
            }
            k++;
        }
    }
    skb_shinfo(skb)->nr_frags = k;
 
    skb->tail     += delta;
    skb->data_len -= delta;
 
    return skb->tail;
}

 

 
 
 
//skb->users指定skb被引用的个数
3.1 static inline int skb_shared(const struct sk_buff *skb)
{
    return atomic_read(&skb->users) != 1;
}
 

 

关于skb data操作函数有：

• skb_put：在tail偏移后面扩展n个字节的空间，但不会超过end偏移的限制空间。返回扩展空间的第一个字节指针

• skb_push：在data指针前面扩展n个字节的空间，但不能超过head指针限制。返回新的data指针

• skb_pull：将data指针后移n个字节，将来再使用skb_push操作就会将这n个字节的空间内容覆盖，返回新的data指针

• skb_reserve：在缓冲区头部保留n个字节的空间，这个操作只允许对空的缓冲区进行操作

 

 

分配内存

　　定义在skbuff.c源文件猪的alloc_skb是分配缓冲区的主要函数。数据缓冲区和sk_buff结构是两个不同的实例，建议一个缓冲区会涉及两次内存分配，分配数据缓冲区和分配sk_buff结构。

alloc_skb通过调研kmem_cache_alloc函数从一个缓存中取得一个sk_buff结构，然后调研kmalloc分配一个数据缓冲区：

在调用kmalloc前，size参数会被SKB_DATA_ALIGN宏进行调整强制对齐。alloc_skb函数会对sk_buff结构中的元素进行参数初始化，其中几个参数的值如下图：

在数据缓冲区的底端的skb_shared_info数据结构主要用于处理一些IP分片。

　　dev_alloc_skb是由设备驱动程序使用的缓冲区分配函数，应该是在中断模式中执行。此函数是alloc_skb的一个封装函数，为了优化在申请大小上加了16个字节。

而且由于此函数是由中断事件处理函数调用的，所以会要求原子操作(GFP_ATOMIC)：