Linux内核--网络内核实现分析（一）--与sk_buff有关的几个重要的结构

本文分析基于Linux Kernel 3.2.1

几个月之前做了关于Linux内核版本1.2.13网络栈的结构框架分析并实现了基于Netfilter的包过滤防火墙，这里以内核3.2.1内核为例来进一步分析，更全面的分析网络栈的结构。

更多请查看 Linux内核--网络内核实现分析

1、先说一下sk_buff结构体

这个结构体是套接字的缓冲区，详细记录了一个数据包的组成，时间、网络设备、各层的首部及首部长度和数据的首尾指针。

下面是他的定义，挺长

1. struct sk_buff {  
2.     /* These two members must be first. */  
3.     struct sk_buff      *next;  
4.     struct sk_buff      *prev;  
5.   
6.     ktime_t         tstamp;  
7.   
8.     struct sock     *sk;  
9.     struct net_device   *dev;  
10.   
11.     /* 
12.      * This is the control buffer. It is free to use for every 
13.      * layer. Please put your private variables there. If you 
14.      * want to keep them across layers you have to do a skb_clone() 
15.      * first. This is owned by whoever has the skb queued ATM. 
16.      */  
17.     char            cb[48] __aligned(8);  
18.   
19.     unsigned long       _skb_refdst;  
20. #ifdef CONFIG_XFRM   
21.     struct  sec_path    *sp;  
22. #endif   
23.     unsigned int        len,  
24.                 data_len;  
25.     __u16           mac_len,  
26.                 hdr_len;  
27.     union {  
28.         __wsum      csum;  
29.         struct {  
30.             __u16   csum_start;  
31.             __u16   csum_offset;  
32.         };  
33.     };  
34.     __u32           priority;  
35.     kmemcheck_bitfield_begin(flags1);  
36.     __u8            local_df:1,  
37.                 cloned:1,  
38.                 ip_summed:2,  
39.                 nohdr:1,  
40.                 nfctinfo:3;  
41.     __u8            pkt_type:3,  
42.                 fclone:2,  
43.                 ipvs_property:1,  
44.                 peeked:1,  
45.                 nf_trace:1;  
46.     kmemcheck_bitfield_end(flags1);  
47.     __be16          protocol;  
48.   
49.     void            (*destructor)(struct sk_buff *skb);  
50. #if defined(CONFIG_NF_CONNTRACK) || defined(CONFIG_NF_CONNTRACK_MODULE)   
51.     struct nf_conntrack *nfct;  
52. #endif   
53. #ifdef NET_SKBUFF_NF_DEFRAG_NEEDED   
54.     struct sk_buff      *nfct_reasm;  
55. #endif   
56. #ifdef CONFIG_BRIDGE_NETFILTER   
57.     struct nf_bridge_info   *nf_bridge;  
58. #endif   
59.   
60.     int         skb_iif;  
61. #ifdef CONFIG_NET_SCHED   
62.     __u16           tc_index;   /* traffic control index */  
63. #ifdef CONFIG_NET_CLS_ACT   
64.     __u16           tc_verd;    /* traffic control verdict */  
65. #endif   
66. #endif   
67.   
68.     __u32           rxhash;  
69.   
70.     __u16           queue_mapping;  
71.     kmemcheck_bitfield_begin(flags2);  
72. #ifdef CONFIG_IPV6_NDISC_NODETYPE   
73.     __u8            ndisc_nodetype:2;  
74. #endif   
75.     __u8            ooo_okay:1;  
76.     __u8            l4_rxhash:1;  
77.     kmemcheck_bitfield_end(flags2);  
78.   
79.     /* 0/13 bit hole */  
80.   
81. #ifdef CONFIG_NET_DMA   
82.     dma_cookie_t        dma_cookie;  
83. #endif   
84. #ifdef CONFIG_NETWORK_SECMARK   
85.     __u32           secmark;  
86. #endif   
87.     union {  
88.         __u32       mark;  
89.         __u32       dropcount;  
90.     };  
91.   
92.     __u16           vlan_tci;  
93.   
94.     sk_buff_data_t      transport_header;  
95.     sk_buff_data_t      network_header;  
96.     sk_buff_data_t      mac_header;  
97.     /* These elements must be at the end, see alloc_skb() for details.  */  
98.     sk_buff_data_t      tail;  
99.     sk_buff_data_t      end;  
100.     unsigned char       *head,  
101.                 *data;  
102.     unsigned int        truesize;  
103.     atomic_t        users;  
104. };  

可以看到新版本内核中发生了很多变化，其中数据包的首部在早期版本是以union的形式定义的，例如mac_header的定义方式如下：

1. union{  
2.     struct ethhdr *ethernet;  
3.     unsigned char *raw;  
4. }mac;  

这里是以指针的形式给出的

1. #ifdef NET_SKBUFF_DATA_USES_OFFSET   
2. typedef unsigned int sk_buff_data_t;  
3. #else   
4. typedef unsigned char *sk_buff_data_t;  
5. #endif