图解Linux网络包接收过程( 三 ) _网络包

上面的代码中我们可以看到，udp_protocol结构体中的handler是udp_rcv，tcp_protocol结构体中的handler是tcp_v4_rcv，通过inet_add_protocol被初始化了进来。
int inet_add_protocol(const struct net_protocol *prot, unsigned char protocol){ if (!prot->netns_ok) { pr_err("Protocol %u is not namespace aware, cannot register.n", protocol); return -EINVAL; } return !cmpxchg((const struct net_protocol **)&inet_protos[protocol], NULL, prot) ? 0 : -1;}inet_add_protocol函数将tcp和udp对应的处理函数都注册到了inet_protos数组中了。再看dev_add_pack(&ip_packet_type);这一行，ip_packet_type结构体中的type是协议名，func是ip_rcv函数，在dev_add_pack中会被注册到ptype_base哈希表中。
//file: net/core/dev.cvoid dev_add_pack(struct packet_type *pt){ struct list_head *head = ptype_head(pt); ......}static inline struct list_head *ptype_head(const struct packet_type *pt){ if (pt->type == htons(ETH_P_ALL)) return &ptype_all; else return &ptype_base[ntohs(pt->type) & PTYPE_HASH_MASK];}这里我们需要记住inet_protos记录着udp，tcp的处理函数地址，ptype_base存储着ip_rcv()函数的处理地址。后面我们会看到软中断中会通过ptype_base找到ip_rcv函数地址，进而将ip包正确地送到ip_rcv()中执行。在ip_rcv中将会通过inet_protos找到tcp或者udp的处理函数，再而把包转发给udp_rcv()或tcp_v4_rcv()函数。
扩展一下，如果看一下ip_rcv和udp_rcv等函数的代码能看到很多协议的处理过程。例如，ip_rcv中会处理netfilter和iptable过滤，如果你有很多或者很复杂的 netfilter 或 iptables 规则，这些规则都是在软中断的上下文中执行的，会加大网络延迟。再例如，udp_rcv中会判断socket接收队列是否满了。对应的相关内核参数是net.core.rmem_max和net.core.rmem_default 。如果有兴趣，建议大家好好读一下inet_init这个函数的代码。
2.4 网卡驱动初始化每一个驱动程序（不仅仅只是网卡驱动）会使用 module_init 向内核注册一个初始化函数，当驱动被加载时，内核会调用这个函数。比如igb网卡驱动的代码位于drivers/net/ethernet/intel/igb/igb_main.c
//file: drivers/net/ethernet/intel/igb/igb_main.cstatic struct pci_driver igb_driver = { .name = igb_driver_name, .id_table = igb_pci_tbl, .probe = igb_probe, .remove = igb_remove, ......};static int __init igb_init_module(void){ ...... ret = pci_register_driver(&igb_driver); return ret;}驱动的pci_register_driver调用完成后，Linux内核就知道了该驱动的相关信息，比如igb网卡驱动的igb_driver_name和igb_probe函数地址等等。当网卡设备被识别以后，内核会调用其驱动的probe方法（igb_driver的probe方法是igb_probe）。驱动probe方法执行的目的就是让设备ready，对于igb网卡，其igb_probe位于drivers/net/ethernet/intel/igb/igb_main.c下。主要执行的操作如下：

文章插图

图6 网卡驱动初始化
第5步中我们看到，网卡驱动实现了ethtool所需要的接口，也在这里注册完成函数地址的注册。当 ethtool 发起一个系统调用之后，内核会找到对应操作的回调函数。对于igb网卡来说，其实现函数都在drivers/net/ethernet/intel/igb/igb_ethtool.c下。相信你这次能彻底理解ethtool的工作原理了吧？这个命令之所以能查看网卡收发包统计、能修改网卡自适应模式、能调整RX 队列的数量和大小，是因为ethtool命令最终调用到了网卡驱动的相应方法，而不是ethtool本身有这个超能力。
第6步注册的igb_netdev_ops中包含的是igb_open等函数，该函数在网卡被启动的时候会被调用。

//file: drivers/net/ethernet/intel/igb/igb_main.cstatic const struct net_device_ops igb_netdev_ops = {  .ndo_open               = igb_open,  .ndo_stop               = igb_close,  .ndo_start_xmit         = igb_xmit_frame,  .ndo_get_stats64        = igb_get_stats64,  .ndo_set_rx_mode        = igb_set_rx_mode,  .ndo_set_mac_address    = igb_set_mac,  .ndo_change_mtu         = igb_change_mtu,  .ndo_do_ioctl           = igb_ioctl, ......