linux网络包流程

BSD是UNIX系统中通用的网络接口，它不仅支持各种不同的网络类型，而且也是一种内部进程之间的通信机制。两个通信进程都用一个套接口来描述通信链路的两端。套接口可以认为是一种特殊的管道，但和管道不同的是，套接口对于可以容纳的数据的大小没有限制。
Linux支持多种类型的套接口，也叫做套接口寻址族，这是因为每种类型的套接口都有自己的寻址方法。Linux支持以下的套接口类型：
UNIX UNIX域套接口
INET Internet地址族TCP/IP协议支持通信。
AX25 Amateur radio X25
IPX Novell IPX
APPLETALK Appletalk DDP
X25 X25
这些类型的套接口代表各种不同的连接服务。
Linux的BSD 套接口支持下面的几种套接口类型：
1. 流式（stream）
提供了可靠的双向顺序数据流连接。可以保证数据传输中的完整性、正确性和单一性。INET寻址族中TCP协议支持这种类型。
2. 数据报（Datagram）
这种类型的套接口也可以像流式套接口一样提供双向的数据传输，但它们不能保证传输的数据一定能够到达目的节点。即使数据能够到达，也无法保证数据以正确的顺序到达以及数据的单一性、正确性。UDP协议支持这种类型的套接口。
3. 原始（Raw）
这种类型的套接口允许进程直接存取下层的协议。
4. 可靠递送消息（Reliable Delivered Messages）
这种套接口和数据报套接口一样，只能保证数据的到达。
5. 顺序数据包（Sequenced Packets）
这种套接口和流式套接口相同，除了数据包的大小是固定的。
6. 数据包（Packet）
这不是标准的BSD 套接口类型，而是Linux 中的一种扩展。它允许进程直接存取设备层的数据包。
INET套接口层包括支持TCP/IP协议的Internet地址族。正如上面提到的，这些协议是分层的，每一个协议都使用另一个协议的服务。Linux系统中的TCP/IP代码和数据结构也反映了这种分层的思想。它和BSD 套接口层的接口是通过一系列与Internet地址族有关的套接口操作来实现的，而这些套接口操作是在网络初始化的过程中由INET 套接口层在BSD 套接口层中注册的。这些操作和其他地址族的操作一样保存在pops向量中。
BSD 套接口层通过INET的proto_ops数据结构来调用与INET 层有关的套接口子程序来实现有关INET层的服务。例如，当BSD 套接口创建一个发送给INET地址族的请求时将会使用INET的套接口创建功能。BSD 套接口层将会把套接口数据结构传递给每一个操作中的INET层。INET 套接口层在它自己的数据结构sock中而不是在BSD 套接口的数据结构中插入有关TCP/IP的信息，但sock数据结构是和B S D套接口的数据结构有关的。它使用BSD 套接口中的数据指针来连接sock数据结构和BSD 套接口数据结构，这意味着以后的INET 套接口调用可以十分方便地得到sock数据结构。数据结构sock中的协议操作指针也会在创建时设置好，并且此指针是和所需要的协议有关的。如果需要的是TCP协议，那么数据结构sock中的协议操
下面是Linux系统的TCP包，从netif_rx开始 [net/core/dev.c]
中断管理管理: "netif_rx"
|netif_rx
|__skb_queue_tail
|qlen++
|* simple pointer insertion *
|cpu_raise_softirq
|softirq_active(cpu) |= (1 << NET_RX_SOFTIRQ) // set bit NET_RX_SOFTIRQ in the BH vector
·__skb_queue_tail [include/linux/skbuff.h]
·cpu_raise_softirq [kernel/softirq.c]
中断的后半部分: "net_rx_action"
IRQ的基本处理以后，还需要另外的“底半”处理，（参考软中断）这里的是NET_RX_SOFTIRQ完成的。
net_rx_action [net/core/dev.c]
net_dev_init [net/core/dev.c]
|net_rx_action
|skb = __skb_dequeue (the exact opposite of __skb_queue_tail)
|for (ptype = first_protocol; ptype < max_protocol; ptype++) // Determine
|if (skb->protocol == ptype)                               // what is the network protocol
|ptype->func -> ip_rcv // according to ''struct ip_packet_type [net/ipv4/ip_output.c]''
**** NOW WE KNOW THAT PACKET IS IP ****
|ip_rcv
|NF_HOOK (ip_rcv_finish)
|ip_route_input // search from routing table to determine function to call
|skb->dst->input -> ip_local_deliver // according to previous routing table check, destination is local machine
|ip_defrag // reassembles IP fragments
|NF_HOOK (ip_local_deliver_finish)
|ipprot->handler -> tcp_v4_rcv // according to ''tcp_protocol [include/net/protocol.c]''
**** NOW WE KNOW THAT PACKET IS TCP ****
|tcp_v4_rcv
|sk = __tcp_v4_lookup
|tcp_v4_do_rcv
|switch(sk->state)
*** Packet can be sent to the task which uses relative socket ***
|case TCP_ESTABLISHED:
|tcp_rcv_established
|__skb_queue_tail // enqueue packet to socket
|sk->data_ready -> sock_def_readable
|wake_up_interruptible
*** Packet has still to be handshaked by 3-way TCP handshake ***
|case TCP_LISTEN:
|tcp_v4_hnd_req
|tcp_v4_search_req
|tcp_check_req
|syn_recv_sock -> tcp_v4_syn_recv_sock
|__tcp_v4_lookup_established
|tcp_rcv_state_process
*** 3-Way TCP Handshake ***
|switch(sk->state)
|case TCP_LISTEN: // We received SYN
|conn_request -> tcp_v4_conn_request
|tcp_v4_send_synack // Send SYN + ACK
|tcp_v4_synq_add // set SYN state
|case TCP_SYN_SENT: // we received SYN + ACK
|tcp_rcv_synsent_state_process
tcp_set_state(TCP_ESTABLISHED)
|tcp_send_ack
|tcp_transmit_skb
|queue_xmit -> ip_queue_xmit
|ip_queue_xmit2
|skb->dst->output
|case TCP_SYN_RECV: // We received ACK
|if (ACK)
|tcp_set_state(TCP_ESTABLISHED)
·net_rx_action [net/core/dev.c]
·__skb_dequeue [include/linux/skbuff.h]
·ip_rcv [net/ipv4/ip_input.c]
·NF_HOOK -> nf_hook_slow [net/core/netfilter.c]
·ip_rcv_finish [net/ipv4/ip_input.c]
·ip_route_input [net/ipv4/route.c]
·ip_local_deliver [net/ipv4/ip_input.c]
·ip_defrag [net/ipv4/ip_fragment.c]
·ip_local_deliver_finish [net/ipv4/ip_input.c]
·tcp_v4_rcv [net/ipv4/tcp_ipv4.c]
·__tcp_v4_lookup
·tcp_v4_do_rcv
·tcp_rcv_established [net/ipv4/tcp_input.c]
·__skb_queue_tail [include/linux/skbuff.h]
·sock_def_readable [net/core/sock.c]
·wake_up_interruptible [include/linux/sched.h]
·tcp_v4_hnd_req [net/ipv4/tcp_ipv4.c]
·tcp_v4_search_req
·tcp_check_req
·tcp_v4_syn_recv_sock
·__tcp_v4_lookup_established
·tcp_rcv_state_process [net/ipv4/tcp_input.c]
·tcp_v4_conn_request [net/ipv4/tcp_ipv4.c]
·tcp_v4_send_synack
·tcp_v4_synq_add
·tcp_rcv_synsent_state_process [net/ipv4/tcp_input.c]
·tcp_set_state [include/net/tcp.h]
·tcp_send_ack [net/ipv4/tcp_output.c]