探秘Linux内核中网络数据包的接收-第一部分 概念和框架

本文目录导读:1、概念2、框架在计算机网络通信中,数据包的接收是一个非常重要的过程。而在Linux操作系统中,实现网络数据包接收的模块就是内核。本文将会深入探讨Linux内核中网络数据包的接收过程。概念首先,我们需要了解一些基本概念。在TCP/IP协议族中,一个主机可以有多个IP地址和多个网卡(NIC)。每个网卡都有一个唯一的MAC地……

在计算机网络通信中,数据包的接收是一个非常重要的过程。而在Linux操作系统中,实现网络数据包接收的模块就是内核。本文将会深入探讨Linux内核中网络数据包的接收过程。

概念

首先,我们需要了解一些基本概念。在TCP/IP协议族中,一个主机可以有多个IP地址和多个网卡(NIC)。每个网卡都有一个唯一的MAC地址。

当主机通过其任何一个IP地址发送出去的数据到达目标主机时,目标主机会根据该IP地址来确定应该由哪个进程来处理这些数据。而当目标主机接收到这些数据后,它会检查其MAC地址是否与自己匹配。如果不匹配,则直接丢弃这些数据;否则再进行后续处理。

框架

了解了基本概念之后,我们可以开始深入研究Linux内核中网络数据包的接收过程。

首先是硬件层面上对于网络设备驱动程序(network device driver)实现函数:

int (*ndo_start_xmit)(struct sk_buff *skb, struct net_device *dev);

其中ndo_start_xmit函数用于将一个sk_buff数据包发送到网络设备上。当然,由于我们这里是讨论接收过程,因此可以忽略这个函数。

探秘Linux内核中网络数据包的接收-第一部分 概念和框架

接下来我们需要了解的是数据包接收的主要流程。当数据包从网络中传输到目标主机时,它会首先被存储在硬件缓冲区(hardware buffer)中。然后通过网络设备驱动程序的interrupt handler(中断处理函数)将其读取并送入内核。

在内核中,数据包会经过多个层次的处理:

1. 网络设备驱动程序:通过调用netif_rx函数将数据包传递给Linux内核;

2. 网络协议层:通过调用netif_receive_skb函数将skb(socket buffer)结构体交给协议栈进行进一步处理;

3. 协议栈:对skb进行进一步处理,并根据目标端口和协议类型选择相应的套接字进行分发;

4. 套接字层:负责维护TCP/IP连接状态、提供API等服务。

本文介绍了Linux内核中网络数据包的接收过程,并详细阐述了其概念和框架。正如我们所看到的那样,Linux内核作为一个强大而复杂的操作系统,在实现网络通信方面也有着非常丰富和完善的机制。