Linux 網絡卡驅動相關 02

2021-09-08 16:24:50 字數 4218 閱讀 3858

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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