skb相关笔记

sk_buff数据结构定义：

struct sk_buff {
    /* These two members must be first. */
    // 用于将该skb链入到双向链表中
    struct sk_buff        *next;
    struct sk_buff        *prev;

    /*接收或发送时间戳，通常在netif_receive_skb()或netif_rx()中设置*/
    ktime_t            tstamp;
    /*
     * skb的宿主传输控制块(sock结构)，仅当网络报文由本地发送或接收时
     * 才有效，使传输控制块与套接口(socket)及应用程序相关。当该skb仅在
     * L2或L3进行转发时(即src和dst ip都不是本机地址)，该指针为空。
     */
    struct sock        *sk;
    /*
     * 网络设备指针。在接收时指向收到网络包的网络设备(net_device结构)；
     * 发送时指向输出包的网络设备，如果是虚拟网卡，则指向该虚拟网卡，
     * 在发送包时，虚拟设备驱动会在一组设备中选择合适的物理设备，并将
     * dev指针改写为该设备的net_device结构；在收包时物理设备驱动会根据一定
     * 策略选择合适的虚拟网络设备，并激dev指针改写。在某些情况下，该指针
     * 会在包处理过程中改变。
     */
    struct net_device    *dev;

    /*
     * This is the control buffer. It is free to use for every
     * layer. Please put your private variables there. If you
     * want to keep them across layers you have to do a skb_clone()
     * first. This is owned by whoever has the skb queued ATM.
     */
    // 控制缓存，各层均可使用，存放私有数据的地方，8字节对齐
    char            cb[48] __aligned(8);

    unsigned long        _skb_refdst;
#ifdef CONFIG_XFRM
    struct    sec_path    *sp;
#endif
    /*
     * skb中的数据长度，包括线性区(data指向)的数据长度和SG模式下各frag
     * 的数据长度，注意:仅包括数据的长度，并不是分配的数据区的长度。
     * 该长度随skb的传递而改变，因为各层的头部数据的添加或剥离。
     * len中包含了协议首部的长度。
        */
    unsigned int        len,
                data_len;/*SG类型和Fraglist类型聚合分散IO存储区中的数据长度*/
    // L2首部长度
    __u16            mac_len,
                hdr_len;
    /*
     * 校验和相关，当校验状态为CHECKSUM_NONE时，csum中存放skb中数据部分
     * 的校验和，当校验状态为CHECKSUM_PARTIAL时，csum_offset记录传输层首部中
     * 的校验和字段的偏移，两种状态互斥，所以用联合体节省空间
     */
    union {
        __wsum        csum;
        struct {
            __u16    csum_start;
            __u16    csum_offset;
        };
    };
    /*QoS流控使用*/
    __u32            priority;
    kmemcheck_bitfield_begin(flags1);
    /*节省空间，按位利用*/
    /*标记该skb是否运行在本地分片*/
    __u8            local_df:1,
    /*标记该skb是否已被克隆*/
                cloned:1,
                ip_summed:2,
    /*标记payload是否被单独使用，如果不是则不能再修改协议首部，也不能通过skb->data访问协议首部*/
                nohdr:1,
                nfctinfo:3;
    /*帧类型，由L2的目的地址(mac地址)决定*/
    __u8            pkt_type:3,
    /*当前克隆状态*/
                fclone:2,
                ipvs_property:1,
                peeked:1,
                nf_trace:1;
    kmemcheck_bitfield_end(flags1);
    /*从L2设备角度看到的上层协议(L3)，典型的包括IP/IPv6/ARP*/
    __be16            protocol;
    /*
     * skb析构函数指针，在释放skb时调用，释放后该skb不再属于相应的传输控制块(sock)，
        * 因此需要根据被释放的skb->truesize来调整sock的接收和发送缓存区大小(sk_rmem_alloc和sk_wmem_alloc)
        */
    void            (*destructor)(struct sk_buff *skb);
    /*netfilter相关*/
#if defined(CONFIG_NF_CONNTRACK) || defined(CONFIG_NF_CONNTRACK_MODULE)
    struct nf_conntrack    *nfct;
#endif
#ifdef NET_SKBUFF_NF_DEFRAG_NEEDED
    struct sk_buff        *nfct_reasm;
#endif
#ifdef CONFIG_BRIDGE_NETFILTER
    struct nf_bridge_info    *nf_bridge;
#endif

    int            skb_iif;

    __u32            rxhash;

    __be16            vlan_proto;
    __u16            vlan_tci;
/*tc流控相关*/
#ifdef CONFIG_NET_SCHED
    __u16            tc_index;    /* traffic control index */
#ifdef CONFIG_NET_CLS_ACT
    __u16            tc_verd;    /* traffic control verdict */
#endif
#endif

    __u16            queue_mapping;
    kmemcheck_bitfield_begin(flags2);
#ifdef CONFIG_IPV6_NDISC_NODETYPE
    __u8            ndisc_nodetype:2;
#endif
    __u8            pfmemalloc:1;
    __u8            ooo_okay:1;
    __u8            l4_rxhash:1;
    __u8            wifi_acked_valid:1;
    __u8            wifi_acked:1;
    __u8            no_fcs:1;
    __u8            head_frag:1;
    /* Encapsulation protocol and NIC drivers should use
     * this flag to indicate to each other if the skb contains
     * encapsulated packet or not and maybe use the inner packet
     * headers if needed
     */
    __u8            encapsulation:1;
    /* 7/9 bit hole (depending on ndisc_nodetype presence) */
    kmemcheck_bitfield_end(flags2);

#if defined CONFIG_NET_DMA || defined CONFIG_NET_LL_RX_POLL
    union {
        unsigned int    napi_id;
        dma_cookie_t    dma_cookie;
    };
#endif
#ifdef CONFIG_NETWORK_SECMARK
    __u32            secmark;
#endif
    union {
        __u32        mark;
        __u32        dropcount;
        __u32        reserved_tailroom;
    };

    __be16            inner_protocol;
    __u16            inner_transport_header;
    __u16            inner_network_header;
    __u16            inner_mac_header;
    __u16            transport_header;
    __u16            network_header;
    __u16            mac_header;

    /* RHEL SPECIFIC
     *
     * The following padding has been inserted before ABI freeze to
     * allow extending the structure while preserve ABI. Feel free
     * to replace reserved slots with required structure field
     * additions of your backport.
     */
#ifndef __GENKSYMS__
    u32            rh_reserved1;
    u32            rh_reserved2;
    u32            rh_reserved3;
    u32            rh_reserved4;
#endif

    /* These elements must be at the end, see alloc_skb() for details. */
    /*线性区中数据结束的地方，tail和end之间可以添加数据*/
    sk_buff_data_t        tail;
    /*
     * 线性区的尾部，end之后紧接着存放skb_shared_info数据结构
     * 用于存放SG相关的信息，如分片(frag)信息
     */
    sk_buff_data_t        end;
    /*线性区的头部，发送时，每一层的协议在head和data之间填充协议首部*/
    unsigned char        *head,
                *data;/*线性区中数据开始的地方*/
    /*
     * sk_buff数据结构长度+len(数据长度)
     */
    unsigned int        truesize;
    /*引用计数，标识引用该skb的数量，在释放时判断，只有在其为0时才真正释放*/
    atomic_t        users;
};

skb->data    skb的数据区开始
skb_shared_info   skb数据区的附加信息，用于分散/聚集(SG)特性(需要网卡硬件支持)，放在在skb数据区的末尾，该数据结构放在skb->end指针所指的地址之后，分配skb时，会一起分配：

/**
 * 分配sk_buff结构及其缓冲区。
 */
struct sk_buff *alloc_skb(unsigned int size, int gfp_mask)
{
 struct sk_buff *skb;
 u8 *data;

 /* Get the HEAD */
 /**
  * 从缓存中获取一个sk_buff结构
  */
 skb = kmem_cache_alloc(skbuff_head_cache,
          gfp_mask & ~__GFP_DMA);
 if (!skb)
  goto out;

 /* Get the DATA. Size must match skb_add_mtu(). */
 /**
  * 分配缓冲区.
  * 在调用 kmalloc 前，size 参数通过 SKB_DATA_ALIGN宏强制对齐。
  */
 size = SKB_DATA_ALIGN(size);
 /**
  * skb_shared_info 块主要用来处理 IP 分片
  */
 data = kmalloc(size + sizeof(struct skb_shared_info), gfp_mask);
。。。

skb_shared_info->dataref     数据区引用计数，在skb_clone时增加
skb_shared_info在很多地方用作存放实际的数据，比如xen的pv驱动中。
skb中存放的数据分两种类型：
1、线性区数据，即skb->data指针指向的数据区，为一块连续的内存区，故称线性区。
2、SG(集合分散)IO数据区，也称分片区，或非线性区，用于SG特性下存放数据，其中的数据存放与独立的内存区域中，使用skb_shared_info->frags[]数组指向。

skb_clone    仅复制skb数据结构，并设置skb数据结构相关成员，clone的skb与原skb共享数据区(data)和skb_shared_info共享(同一份，使用指针引用)，只是增加相应的引用计数而已。
当一个缓冲区需要被不同的用户独立地操作，而这些用户可能会修改sk_buff中某些变量的值（比如h和nh值）时调用。克隆过程只复制sk_buff结构，同时修改缓冲区的引用计数以避免共享的数据被提前释放.

skb_copy    复制skb数据结构和相应的数据(包括数据区(data)和skb_shared_info)
当一个函数不仅要修改sk_buff，而且要修改缓冲区内容时，就需要同时复制缓冲区。
如果所修改的数据在skb->start和skb->end之间，可以使用pskb_copy来复制这部分数据.
如果同时需要修改分片中的数据，就必须使用skb_copy。

pskb_copy    复制skb数据结构和数据区，共用skb_shared_info，当需要修改复制后的skb数据结构和数据区时，使用此接口。其作用介于skb_clone和sky_copy之间。

通常，使用skb_clone的情况比较多，由于通常的流程中，都不需要修改原skb的数据，而只是修改skb数据结构。