TCP/IP详解2 学习笔记－－－mbuf

1，mbuf就是存储要发送数据的memery buf，类似于skb_buf.不过结构比较简单。

/* header at beginning of each mbuf: */

这个结构用来描述mbuf跟具体的内容无关

struct m_hdr {

 struct mbuf *mh_next;  /* next buffer in chain */

 struct mbuf *mh_nextpkt; /* next chain in queue/record */

 int mh_len;   /* amount of data in this mbuf */

 caddr_t mh_data;  /* location of data */

 short mh_type;  /* type of data in this mbuf */

 short mh_flags;  /* flags; see below */

};

 

/* record/packet header in first mbuf of chain; valid if M_PKTHDR set */

对mbuf中数据的描述，len和接收接口

struct pkthdr {

 int len;  /* total packet length */

 struct ifnet *rcvif; /* rcv interface */

};

 

/* description of external storage mapped into mbuf, valid if M_EXT set */

struct m_ext {

 caddr_t ext_buf;  /* start of buffer */

 void (*ext_free)();  /* free routine if not the usual */

 u_int ext_size;  /* size of buffer, for ext_free */

};

这个就是mbuf的描述，设计的比较巧妙

struct mbuf {

 struct m_hdr m_hdr;

 union {

  struct {

   struct pkthdr MH_pkthdr; /* M_PKTHDR set */

   union {

    struct m_ext MH_ext; /* M_EXT set */

    char MH_databuf[MHLEN];

   } MH_dat;

  } MH;

  char M_databuf[MLEN];  /* !M_PKTHDR, !M_EXT */

 } M_dat;

};

 

2，mbuf中mhdr.md_flags:

/* mbuf flags */

一个mbuf的大小是128字节，猜测是一个cacheline的大小。如果数据比较多，就需要多个mbuf连起来或者用一个叫cluster的东西来存储数据。M_EXT就是这个标志

#define M_EXT  0x0001 /* has associated external storage */

表明分组的第一个mbuf，在数据区中有pkthdr

#define M_PKTHDR 0x0002 /* start of record */

表明记录的尾部，TCP是一个字节流，不设置这个标志

#define M_EOR  0x0004 /* end of record */

 

/* mbuf pkthdr flags, also in m_flags */

#define M_BCAST  0x0100 /* send/received as link-level broadcast */

#define M_MCAST  0x0200 /* send/received as link-level multicast */

 

/* flags copied when copying m_pkthdr */

这个具体干嘛用的不懂。。。

#define M_COPYFLAGS (M_PKTHDR|M_EOR|M_BCAST|M_MCAST)

 

3，mbuf的种类

 

 

/* mbuf types */

#define MT_FREE  0 /* should be on free list */

#define MT_DATA  1 /* dynamic (data) allocation */      数据就是这个类型

#define MT_HEADER 2 /* packet header */

#define MT_SOCKET 3 /* socket structure */

#define MT_PCB  4 /* protocol control block */

#define MT_RTABLE 5 /* routing tables */

#define MT_HTABLE 6 /* IMP host tables */

#define MT_ATABLE 7 /* address resolution tables */

#define MT_SONAME 8 /* socket name */

#define MT_SOOPTS 10 /* socket options */

#define MT_FTABLE 11 /* fragment reassembly header */

#define MT_RIGHTS 12 /* access rights */

#define MT_IFADDR 13 /* interface address */

#define MT_CONTROL 14 /* extra-data protocol message */

#define MT_OOBDATA 15 /* expedited data  */

 

4，mbuf相关函数

 

4.1mbuf的分配

/*

 * mbuf allocation/deallocation macros:

 *

 * MGET(struct mbuf *m, int how, int type)

 * allocates an mbuf and initializes it to contain internal data.

 *

 * MGETHDR(struct mbuf *m, int how, int type)

 * allocates an mbuf and initializes it to contain a packet header

 * and internal data.

 */

#define MGET(m, how, type) { \

        mbtypes[type]把mbuf的type转换成MALLOC需要的type,如M_MBUF,M_SOCKET等

 MALLOC((m), struct mbuf *, MSIZE, mbtypes[type], (how)); \

 if (m) { \

  (m)->m_type = (type); \

                MBUFLOCK改变处理器优先级，防止被网络处理器中断，共享资源的保护

  MBUFLOCK(mbstat.m_mtypes[type]++;) \

  (m)->m_next = (struct mbuf *)NULL; \

  (m)->m_nextpkt = (struct mbuf *)NULL; \

                #define m_dat      M_dat.M_databuf  为pkthdr和m_ext预留了空间 

  (m)->m_data = (m)->m_dat; \

  (m)->m_flags = 0; \

 } else \

                尝试重新分配，一个主要的问题，分配的内存从哪里来？详见后面

  (m) = m_retry((how), (type)); \

}

 

 

/*

 * When MGET failes, ask protocols to free space when short of memory,

 * then re-attempt to allocate an mbuf.

 */

struct mbuf *

m_retry(i, t)

    int i, t;

{                                                                                               

    register struct mbuf *m;

    调用协议的注册函数释放内存

    m_reclaim();

    把m_retrydefine成NULL这样就直接返回NULL了，但这里怎么保证这个MGET中m_retry返回的是NULL，而上一个返回的是这个函数？？？？？？？＃define在预编译期间就做替换了。

    这个的关键就是MGET是一个宏，而不是函数。

#define m_retry(i, t)  (struct mbuf *)0

    MGET(m, i, t);

#undef m_retry

    return (m);

}

 

这个函数循环调用协议的drain函数分配内存

m_reclaim()

{                                                                                               

    register struct domain *dp;

    register struct protosw *pr;

    提升处理器的优先级不被网络处理中断

    int s = splimp();

 

    for (dp = domains; dp; dp = dp->dom_next)

        for (pr = dp->dom_protosw; pr < dp->dom_protoswNPROTOSW; pr++)

            if (pr->pr_drain)

                (*pr->pr_drain)();

    恢复处理器的优先级

    splx(s);

    mbstat.m_drain++;

}

 

 

 

分配一个分组头部的mbuf，对m_data和m_flags进行初始化

#define MGETHDR(m, how, type) { \

 MALLOC((m), struct mbuf *, MSIZE, mbtypes[type], (how)); \

 if (m) { \

  (m)->m_type = (type); \

  MBUFLOCK(mbstat.m_mtypes[type]++;) \

  (m)->m_next = (struct mbuf *)NULL; \

  (m)->m_nextpkt = (struct mbuf *)NULL; \

  (m)->m_data = (m)->m_pktdat; \

  (m)->m_flags = M_PKTHDR; \

 } else \

  (m) = m_retryhdr((how), (type)); \

}

 

 

587 /*

588  * Routine to copy from device local memory into mbufs.

589  */

590 struct mbuf *

591 m_devget(buf, totlen, off0, ifp, copy)

592    char *buf;

593    int totlen, off0;

594    struct ifnet *ifp;

595    void (*copy)();

这个函数是对MGET和MGETHDR的封装，一般由设备驱动程序调用，分配mbuf空间。

1，如果数据长度《84，则在数据（IP数据包）的前面保留16个字节。为输出时添加14字节的MAC包头准备。（一个包含pak_hdr的mbuf最多放100字节的数据）

2，如果数据》85 ＆＆ 数据《100则不额外保留这16字节的数据

3，如果数据》100，则分配一个cluster进行数据的存放。

可见m_devget根据数据的长度，分配合适的mbuf

 

4.2mbuf到mbuf中data的转换

定义了两个宏

 56  * mtod(m,t) -  convert mbuf pointer to data pointer of correct type

 57  * dtom(x) -    convert data pointer within mbuf to mbuf pointer (XXX)

 61 #define mtod(m,t)  ((t)((m)->m_data))

 MSIZE ＝＝ 128 这个基于mbuf是128字节对齐

 62 #define dtom(x)    ((struct mbuf *)((int)(x) & ~(MSIZE-1)))

dotm对cluster的数据有问题，不能正常转换到mbuf,所以需要下面的函数

 

 

/*

 * Rearange an mbuf chain so that len bytes are contiguous

 * and in the data area of an mbuf (so that mtod and dtom

 * will work for a structure of size len).  Returns the resulting

 * mbuf chain on success, frees it and returns null on failure.

 * If there is room, it will add up to max_protohdr-len extra bytes to the

 * contiguous region in an attempt to avoid being called next time.

 */

 

这个函数从mbuf链表中取出len字节的数据放在第一个mbuf中，使dtom能正确运行

struct mbuf *http://www.zyxsw.net

m_pullup(n, len)

 register struct mbuf *n;

 int len;

{

 register struct mbuf *m;

 register int count;

 int space;

 

 /*

  * If first mbuf has no cluster, and has room for len bytes

  * without shifting current data, pullup into it,

  * otherwise allocate a new mbuf to prepend to the chain.

  */

 if ((n->m_flags & M_EXT) == 0 &&

    n->m_data + len < &n->m_dat[MLEN] && n->m_next) {

  if (n->m_len >= len)

   return (n);

  m = n;

  n = n->m_next;

  len -= m->m_len;

 } else {

  if (len > MHLEN)

   goto bad;

  MGET(m, M_DONTWAIT, n->m_type);

  if (m == 0)

   goto bad;

  m->m_len = 0;

  if (n->m_flags & M_PKTHDR) {

   M_COPY_PKTHDR(m, n);

   n->m_flags &= ~M_PKTHDR;

  }

 }

 space = &m->m_dat[MLEN] - (m->m_data + m->m_len);

 do {

  count = min(min(max(len, max_protohdr), space), n->m_len);

  bcopy(mtod(n, caddr_t), mtod(m, caddr_t) + m->m_len,

    (unsigned)count);

  len -= count;

  m->m_len += count;

  n->m_len -= count;

  space -= count;

  if (n->m_len)

   n->m_data += count;

  else

   n = m_free(n);

 } while (len > 0 && n);

 if (len > 0) {

  (void) m_free(m);

  goto bad;

 }

 m->m_next = n;

 return (m);

bad:

 m_freem(n);

 MPFail++;

 return (0);

}

有些细节的东西还不明确，还需要进一步整理。