Linux 網絡卡驅動相關 02

網路模組中，有兩個用來分配skb描述符的快取記憶體，在skb模組初始函式skb_init()中被建立：

void __init skb_init(void
)

skb_init()函式中建立了skbuff_head_cache 快取記憶體，一般情況下，skb都是從該快取記憶體中分配的。skbuff_fclone_cahe 快取記憶體的建立是為了方便skb的轉殖，如果乙個skb在分配的時候就知道可能被轉殖，那麼應該從這個快取記憶體中分配，因為這個快取記憶體中分配skb時，會同時分配乙個後備的skb，在轉殖的時候直接使用後備的skb即可，不用再次分配skb，很明顯這樣能提高效率。

alloc_skb()用來分配 skb。資料快取區和 skb 描述符是兩個不同的實體，這就意味著，在

分配乙個 skb 時，需要分配兩塊記憶體，一塊是資料快取區，一塊是 skb 描述符。__alloc_skb()

調用 kmem_cache_alloc_node() 從高速緩存中獲取一個 sk_buff 結構的空間，然後調用kmalloc_node_track_caller()分配資料快取區。引數說明如下：

size：待分配 skb 的線性儲存區的長度；

gfp_mask: 分配記憶體的方式

fclone：**是否會轉殖，用於確定從哪個快取記憶體中分配；

node: 當支援 numa（非均勻質儲存結構）時，用於確定何種區域中分配 skb。

struct sk_buff *__alloc_skb(unsigned int
size, gfp_t gfp_mask,
int fclone, int
node)
out:
return
skb;
nodata:
kmem_cache_free(cache, skb);
skb =null;
goto
out;
}

需要說明的是， __alloc_skb() 一般不被直接調用，而是被封裝函數調用，如

__netdev_alloc_skb()、alloc_skb()、alloc_skb_fclone()等函式。

呼叫alloc_skb()之後的套介面快取結構:

}這裡__skb_clone就不介紹了，函式就是將要被clone的skb的域賦值給clone的skb。

下圖就是skb_clone之後的兩個skb的結構圖：

當乙個skb被clone之後，這個skb的資料區是不能被修改的，這就意為著，我們訪問資料不需要任何鎖。可是有時我們需要修改資料區，這個時候會有兩個選擇，乙個是我們只修改linear段，也就是head和end之間的段，一種是我們還要修改切片資料，也就是skb_shared_info.

這樣就有兩個函式供我們選擇，第乙個是pskb_copy,第二個是skb_copy.

我們先來看pskb_copy,函式先alloc乙個新的skb，然後呼叫skb_copy_from_linear_data來複製線性區的資料。

struct sk_buff *pskb_copy(struct sk_buff *skb, gfp_t gfp_mask)
skb_shinfo(n)->nr_frags =i;
}... copy_skb_header(n, skb);
out:
return
n;}

然後是skb_copy,它是複製skb的所有資料段，包括切片資料：

struct sk_buff *skb_copy(const
struct sk_buff *skb, gfp_t gfp_mask)

下面這張圖就表示了psb_copy和skb_copy呼叫後的記憶體模型，其中a是pskb_copy,b是skb_copy:

接著來看skb的釋放：

這裡主要是判斷乙個引用標記位users,將它減一，如果大於0則直接返回，否則釋放skb。

void kfree_skb(struct sk_buff *skb)

下面幾個函式是在網絡卡驅動裡面可能會用到的：

skb_reserve()

此函式在資料快取區頭部預留一定的空間，通常被用來在資料快取區中插入協議首部或者

在某個邊界上對齊。它並沒有把資料移出或移入資料快取區，而只是簡單地更新了資料快取區

的兩個指標——分別指向負載起始和結尾的data和tail指標。

請注意：skb_reserve()只能用於空的 skb，通常會在分配 skb 之後就呼叫該函式，此時 data

和 tail 指標還一同指向資料區的起始位置，如（a）所示。例如，某個乙太網裝置驅動的接收函

數，在分配 skb 之後，向資料快取區填充資料之前，會有這樣的一條語句 skb_reserve(skb, 2)，

這是因為乙太網頭部為 14 位元組長，再加上 2 位元組就正好 16 位元組邊界對齊，所以大多數乙太網

裝置都會在資料報之前保留 2 個位元組。

當skb在協議棧中向下傳遞時，每一層協議都把skb->data指標向上移動，然後複製本層首

部，同時更新skb->len。

skb_push()

此函式在資料快取區的頭部加入一塊資料。修改指向資料區起始的指標data，使之往上移len

位元組，即使資料區向上擴大len位元組，並更新資料區長度len。呼叫skb_push()前後，skb結構變

化見下圖：

tcp層向鏈路層傳遞時的填充過程：

1）當 tcp 傳送資料時，會根據一些條件，如 tcp 最大分段長度 mss、是否支援聚合分散 i/o

等，分配乙個 skb。

2） tcp 需在資料快取區的頭部預留足夠的空間，用來填充各層首部。max_tcp_header 是

各層首部長度的總和，它考慮了最壞的情況：由於 tcp 層不知道將要用哪個介面傳送包，

它為每一層預留了最大的首部長度，甚至還考慮了出現多個 ip 首部的可能性，因為在核心

編譯支援 ip over ip 的情況下，會遇到多個 ip 首部。

3）把tcp負載複製到資料快取區。需要注意的是，圖 3-16 只是乙個例子，tcp負載可能會被

組織成其他形式，例如分片，在後續章節中將會看到乙個分片的資料快取區是什麼樣的。

4） tcp 層新增 tcp 首部。

5） skb 傳遞到 ip 層，ip 層為資料報新增 ip 首部。

6） skb 傳遞到鏈路層，鏈路層為資料報新增鏈路層首部。

skb_put()

此函式修改指向資料區末尾的指標tail，使之往下移len位元組，即使資料區向下擴大len位元組，

並更新資料區長度len。呼叫skb_put()前後，skb結構變化見下圖：

此函式通過將data指標往下移動來在資料區首部忽略len位元組長度的資料，通常用於接收到

的資料報後在各層間由下往上傳遞時，上層忽略下層的首部。呼叫skb_pull()前後，skb結構變

化見下圖：

其它還有很多操作sk_buff的函式這裡就不繼續列舉了。

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