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ipv4报文处理流程

1、物理层网卡收到报文，产生中断进入中断处理程序：net_interrupt，判断中断是由接收到分组引发后，控制权转移到net_rx；

2、net_rx函数分配一个新的sk_buf，从网卡取出分组内容到内存；

3、netif_rx负责将接收到的分组放置到一个特定于cpu的等待队列上，标记软中断：NET_RX_SOFTIRQ,并退出中断上下文；

4、net_rx_action从等待队列取出一个套接字缓冲区（分组），分析分组的类型，以便根据分组类型将分组传递给网络层的接收函数，如ip_rcv;

5、ip_rcv检验分组，包括校验和是否一致、分组是否达到了ip首部的最小长度、分组的协议号是否为ipv4)，检查后调用netfilter挂钩(NF_IP_PRE_ROUTE)，使得用户空间可以对分组数据进行操作，挂钩位置处理完成后（分组可能被修改过），需要路由选择（ip_route_input)进一步的处理，本地处理（ip_local_deliver)or分组转发（ip_forward)；

6a、ip_local_deliver，如果ip是分片的，调用ip_defrag重新组合分片分组的各个部分, 属于同一分组的各个分片保存在一个独立的等待队列中，直至所有分片到达后，ip_frag_reasm将各个分片重新组合起来，释放套接字缓冲区，留下了分片缓存（内核在一个独立的缓存中管理原本属于一个分组的各个分片），如果分组的分片没有全部到达，ip_defrag返回一个null指针，终止网络层的分组处理，在所有分片都到达后，恢复处理；

7a、分组分片合并完成后，调用netfilter挂钩NF_IP_LOCAL_IN,恢复在ip_local_deliver_finish函数中的处理；调用传输层对应的接收例程，tcp_v4_rcv/udp_rcv

6b、ip_forward，分组转发：如果目标计算机不在本地网络，需要相邻网络结构和相关的外出路径信息（路由表提供，路由表由内核通过多种数据结构实现并管理），ip_forward在TTL<=1时丢弃分组，否则调用netfilter挂钩NF_IF_FORWARD,然后内核在ip_forward_finish中恢复处理，将分组传递到路由期间选择、保存在skb->dst->output中的发送函数。

 8、ip_queue_xmit（网络层发送数据的函数），查找可用于该分组的路由，在发送第一个分组时，内核需要查找一个新的路由。在ip_send_check为分组生成校验和之后，内核调用netfilter挂钩NF_IP_LOCAL_OUT，接下来调用dst_output函数(skb->dst->output：ip_output)

9、ip_output，首先调用挂钩NF_IF_POST_ROUTING，接下来是ip_finish_output。如果有必要进行分组分片，调用ip_fragment，否则，直接调用ip_finish_output2，该函数在有足够空间容纳硬件首部时，调用由路由层设置的函数dst->neighbour->output（通常指向dev_queue_xmit)

源码位置：include/net

相关文件：skbuff.h net/core/dev.c

相关函数：register_netdev

相关命令：ls -l /sys/class/net

 

TCP/IP模型：应用层（http、ftp)、传输层（tcp、udp)、网络层（ip、icmp、igmp)、物理层（mac)

　　物理层在Linux体现为网卡驱动程序，struct net_device描述该网卡，物理层接口通过DMAC判断是否收发报文（组播、广播及单播）、快转（查找快转表项forward报文）

　　网络层负责路由报文、分组、分配ip地址，

　　传输层负责构建面向连接或无连接的服务

　　应用层使用(ip_addr,port)唯一标识提供实际的应用，如Http、ftp、pop3、telnet等

 

为了保证收发时对报文处理的性能，避免各层次之间来回复制分组数据，内核使用了一种特殊的结构体struct sk_buff描述报文,同时使用了sk_buff_head表头实现了套接字缓冲区的等待队列用于管理分组（双向循环列表）