TCP/IP协议栈(三)——linux 向下的报文处理
应用程序连接服务器时,目的地套接字地址(端口号和IP地址)以参数形式传递给系统调用connect(tcp_v4_connect())。下面逐步介绍初始化该连接
- 检查内核路由表,查找给定目的地IP地址路由表。该路由包含传出设备信息,如果没有传出设备,则初始化APR特定信息,并缓冲以便后用。若没有找到则返回错误。
/**
* 特殊的路由查找函数,用于TCP。
* 是对普通路由缓存查找函数的封装。
*/
static inline int ip_route_connect(struct rtable **rp, u32 dst,
u32 src, u32 tos, int oif, u8 protocol,
u16 sport, u16 dport, struct sock *sk)
{
struct flowi fl = { .oif = oif,
.nl_u = { .ip4_u = { .daddr = dst,
.saddr = src,
.tos = tos } },
.proto = protocol,
.uli_u = { .ports =
{ .sport = sport,
.dport = dport } } }; int err;
if (!dst || !src) {
err = __ip_route_output_key(rp, &fl);
if (err)
return err;
fl.fl4_dst = (*rp)->rt_dst;
fl.fl4_src = (*rp)->rt_src;
ip_rt_put(*rp);
*rp = NULL;
}
return ip_route_output_flow(rp, &fl, sk, );
}查找路由
- 为 SYN报文分配一个报文(sk_buff),构建tcp头,完成后将其发往IP层。
* 构造并发送SYN段 */
int tcp_connect(struct sock *sk)
{
struct tcp_sock *tp = tcp_sk(sk);
struct sk_buff *buff; tcp_connect_init(sk);/* 初始化传输控制块中与连接相关的成员 */ /* 为SYN段分配报文并进行初始化 */
buff = alloc_skb(MAX_TCP_HEADER + , sk->sk_allocation);
if (unlikely(buff == NULL))
return -ENOBUFS; /* Reserve space for headers. */
skb_reserve(buff, MAX_TCP_HEADER); TCP_SKB_CB(buff)->flags = TCPCB_FLAG_SYN;
TCP_ECN_send_syn(sk, tp, buff);
TCP_SKB_CB(buff)->sacked = ;
skb_shinfo(buff)->tso_segs = ;
skb_shinfo(buff)->tso_size = ;
buff->csum = ;
TCP_SKB_CB(buff)->seq = tp->write_seq++;
TCP_SKB_CB(buff)->end_seq = tp->write_seq;
tp->snd_nxt = tp->write_seq;
tp->pushed_seq = tp->write_seq;
tcp_ca_init(tp); /* Send it off. */
TCP_SKB_CB(buff)->when = tcp_time_stamp;
tp->retrans_stamp = TCP_SKB_CB(buff)->when; /* 将报文添加到发送队列上 */
__skb_queue_tail(&sk->sk_write_queue, buff);
sk_charge_skb(sk, buff);
tp->packets_out += tcp_skb_pcount(buff);
/* 发送SYN段 */
tcp_transmit_skb(sk, skb_clone(buff, GFP_KERNEL));
TCP_INC_STATS(TCP_MIB_ACTIVEOPENS); /* Timer for repeating the SYN until an answer. */
/* 启动重传定时器 */
tcp_reset_xmit_timer(sk, TCP_TIME_RETRANS, tp->rto);
return ;
}构建并发送SYN段代码
- IP层首先检查传出报文的缓冲路由是否有效,若无效再次尝试获得有效路由。发生这种情况是因为路由从第一次发现目的路由时就已经改变,了能会产生路由失效。
- 若路由缓存有效,则构建报文的IP头。
- 检查防火墙策略,查看其是否允许该报文发出。如果允许发出,则在计算IP校验和并将其放在IP头的checksum域。发送到链路层。
/**
* TCP和SCTP发送包所用的函数。
* 此函数只接收两个输入参数,所有处理包所需要的信息都可以通过skb直接或者间接的存取。
* Skb: 要传输的包的缓冲区描述符。此数据结构有填入IP报头以及传输包所需要的所有参数(如下一跳网关)。记住,ip_queue_xmit用于处理本地产生的包。转发包没有相关的套接字。
* Ipfragok: 主要由SCTP使用的标志,用来指出是否允许分段。
*/
int ip_queue_xmit(struct sk_buff *skb, int ipfragok) - 如果前面全部通过,报文得到一个最终的有效传出设备。接着构建链路层头,只有当目的地IP有一个硬件地址时,才能构建链路层头。如果不知道目的地硬件地址,就需要发送APR请求。从APR确认中得到目的地IP硬件地址。
- 将该报文放入设备队列做最终传输。
- 从设备队列取出报文并检查是否可以从设备传输报文,若可以,则当前帧利用设备DMA来发送报文。否则重新将报文放入设备队列,使设备到CPU排队,并向CPU发出TxIRQ。CPU处理Tx softIRQ,取出报文并发送报文。
- 报文成功传输后产生Tx中断,成功发送的报文将从Tx中断释放。
前面阐述啦首次连接设置的处理过程,在此过程缓存了一些重要信息,如路由、设备、APR等。下面将介绍TCP套接着写数据。
- 查找与套接字描述符相对应的套接字,利用Inode和私有数据找到该套接字。
- 向已连接的套接字写数据。TCP将数据复制到上一个报文(sk_buff没有满),或者创建一个新的报文(sk_buff)
- 写完成后查询tcp状态机,检查是否可以立即发送数据。如果可以,接着就构建tcp头,将其发往ip层。否则,将报文放到tcp发送缓冲区结尾排队。
- 若在结尾排队,检查是否可以发送首报文。若可以,则构建tcp头发往IP层。同时初始化TCP重传定时器。
报文从套接字到达设备要经历三个阶段:
- 套接字发送队列sk->write_queue。
- 设备队列dev->q。
- 网络控制器的DMA Tx环缓冲区。
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