学习Linux-4.12内核网路协议栈（2.4）——接口层数据包的发送

痛定思痛。 2022-06-09 05:23 803阅读 0赞

这篇文章主要介绍网络层的数据是怎么通过接口层将数据发送出去的，在开始之前我们还是再来看一下softnet\_data这个很重要的结构体：

struct softnet_data {
        struct list_head    poll_list;
        struct sk_buff_head process_queue;
    
        /* stats */
        unsigned int        processed;
        unsigned int        time_squeeze;
        unsigned int        received_rps;
    #ifdef CONFIG_RPS
        struct softnet_data *rps_ipi_list;
    #endif
    #ifdef CONFIG_NET_FLOW_LIMIT
        struct sd_flow_limit __rcu *flow_limit;
    #endif
        struct Qdisc        *output_queue;
        struct Qdisc        **output_queue_tailp;
        struct sk_buff      *completion_queue;
    ...

在数据包输出的时候，其中比较重要的成员是output\_queue和completion\_queue, 前者是等待发送的队列，后者是完成发送等待释放的队列，比如可能在等待ACK等。  
下面我们来了解一下接口处数据包发送的基本流程：

![20170828201045654][]

下面这个图是kernel2.6版本dev\_queue\_xmit()的处理流程，新的kernel已经有很多不一样了，但是可以作为参考

![20170828201049132][]

关于接口层数据包的发送，我自己对这一块也不是有太多的兴趣，但是在网上找到几篇介绍的比较清楚的文章，这里就直接贴过来，不浪费口舌了：

[Linux网络之设备接口层:发送数据包流程dev\_queue\_xmit][Linux_dev_queue_xmit]

[Linux网络之设备接口层:发送数据包流程dev\_queue\_xmit（二）][Linux_dev_queue_xmit 1]

[dev\_queue\_xmi函数详解][dev_queue_xmi]

新kernel的代码可能刚开始不是那么好看懂，可以先了解一下旧kernel的代码然后看新的代码会容易些。

这篇文章没有详细的介绍发送过程，但是需要记住一个比较重要的函数dev\_hard\_start\_xmit，它是将数据包交给网卡驱动进行发送的接口：

## dev\_hard\_start\_xmit ##

继续看dev\_hard\_start\_xmit，这个函数比较简单，调用xmit\_one来发送一个到多个数据包了

**\[cpp\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  **struct** sk\_buff \*dev\_hard\_start\_xmit(**struct** sk\_buff \*first, **struct** net\_device \*dev, 
2.  **struct** netdev\_queue \*txq, **int** \*ret) 
3.  \{ 
4.  **struct** sk\_buff \*skb = first; 
5.  **int** rc = NETDEV\_TX\_OK; 
6.  /\*此处skb为什么会有链表呢？\*/
7.  **while** (skb) \{ 
8.  /\*取出skb的下一个数据单元\*/
9.  **struct** sk\_buff \*next = skb->next; 
10. /\*置空，待发送数据包的next\*/
11.  skb->next = NULL; 
12. 
13. /\*将此数据包送到driver Tx函数，因为dequeue的数据也会从这里发送，所以会有netx！\*/
14.  rc = xmit\_one(skb, dev, txq, next != NULL); 
15. 
16. /\*如果发送不成功，next还原到skb->next 退出\*/
17. **if** (unlikely(!dev\_xmit\_complete(rc))) \{ 
18.  skb->next = next; 
19. **goto** out; 
20.  \} 
21. /\*如果发送成功，把next置给skb，一般的next为空 这样就返回，如果不为空就继续发！\*/
22.  skb = next; 
23. 
24. /\*如果txq被stop，并且skb需要发送，就产生TX Busy的问题！\*/
25. **if** (netif\_xmit\_stopped(txq) && skb) \{ 
26.  rc = NETDEV\_TX\_BUSY; 
27. **break**; 
28.  \} 
29.  \} 
30. 
31. out: 
32.  \*ret = rc; 
33. **return** skb; 
34. \}

对于xmit\_one这个来讲比较简单了，下面代码中列出了xmit\_one, netdev\_start\_xmit,\_\_netdev\_start\_xmit 这个三个函数，其目的就是将封包送到driver的tx函数了..中间在送往driver之前，还会经历抓包的过程，本文不介绍抓包的流程了。

**\[cpp\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  **static****int** xmit\_one(**struct** sk\_buff \*skb, **struct** net\_device \*dev, 
2.  **struct** netdev\_queue \*txq, **bool** more) 
3.  \{ 
4.   unsigned **int** len; 
5.  **int** rc; 
6.  
7.  /\*如果有抓包的工具的话，这个地方会进行抓包，such as Tcpdump\*/
8.  **if** (!list\_empty(&ptype\_all)) 
9.   dev\_queue\_xmit\_nit(skb, dev); 
10. 
11.  len = skb->len; 
12.  trace\_net\_dev\_start\_xmit(skb, dev); 
13. /\*调用netdev\_start\_xmit，快到driver的tx函数了\*/
14.  rc = netdev\_start\_xmit(skb, dev, txq, more); 
15.  trace\_net\_dev\_xmit(skb, rc, dev, len); 
16. 
17. **return** rc; 
18. \} 
19. 
20. **static****inline** netdev\_tx\_t netdev\_start\_xmit(**struct** sk\_buff \*skb, **struct** net\_device \*dev, 
21. **struct** netdev\_queue \*txq, **bool** more) 
22. \{ 
23. **const****struct** net\_device\_ops \*ops = dev->netdev\_ops; 
24. **int** rc; 
25. /\*\_\_netdev\_start\_xmit 里面就完全是使用driver 的ops去发包了，其实到此为止，一个skb已经从netdevice
26.  \*这个层面送到driver层了，接下来会等待driver的返回\*/
27.  rc = \_\_netdev\_start\_xmit(ops, skb, dev, more); 
28. 
29. /\*如果返回NETDEV\_TX\_OK，那么会更新下Txq的trans时间戳哦，txq->trans\_start = jiffies;\*/
30. **if** (rc == NETDEV\_TX\_OK) 
31.  txq\_trans\_update(txq); 
32. 
33. **return** rc; 
34. \} 
35. 
36. **static****inline** netdev\_tx\_t \_\_netdev\_start\_xmit(**const****struct** net\_device\_ops \*ops, 
37. **struct** sk\_buff \*skb, **struct** net\_device \*dev, 
38. **bool** more) 
39. \{ 
40.  skb->xmit\_more = more ? 1 : 0; 
41. **return** ops->ndo\_start\_xmit(skb, dev); 
42. \}

其中ops->ndo\_start\_xmit就是driver注册的发包函数，这样数据包就交给了驱动处理。

接口层的分析到这里告一段落，如果想要了解更多关于接口层的东西可以访问这里

[了解linux网络协议栈（三）——协议栈实现][linux]

后面我们将进入广阔的网络层以及传输层的分析：

![20170709210528281][]

![20170831202958374][]

[20170828201045654]: /images/20220609/b9abde436bf1428a81db28e2dd39f811.png
[20170828201049132]: /images/20220609/ae06b0cdf9424a82ba907ea541c015fa.png
[Linux_dev_queue_xmit]: http://blog.csdn.net/wdscq1234/article/details/51926808
[Linux_dev_queue_xmit 1]: http://blog.csdn.net/wdscq1234/article/details/51986189
[dev_queue_xmi]: http://blog.csdn.net/weijinqian0/article/details/51493236
[view plain]: http://blog.csdn.net/wdscq1234/article/details/51926808#
[linux]: http://blog.csdn.net/lee244868149/article/details/71248976
[20170709210528281]: /images/20220609/95906a6d14314f5fb7ac9694f6d62a4c.png
[20170831202958374]: /images/20220609/dc330fde2ab34a46bfd33a99e604bcd1.png