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分类: LINUX

2008-02-26 19:23:55

if !supportLists]-->内核默认软中断机制分析(process_backlog)
    首先需要介绍的就是netif_rx(在net/core/dev.c中定义)函数,这个函数在网卡驱动程序与linux内核之间建立了一道桥梁,将网卡接收上来的数据包(sk_buff形式)插入内核维护的接收缓冲区队列当中:
int netif_rx(struct sk_buff *skb)
{
      int this_cpu = smp_processor_id();
       struct softnet_data *queue;
       unsigned long flags;
 
       if (skb->stamp.tv_sec == 0)
              do_gettimeofday(&skb->stamp);
       /*
       获取当前处理CPU的接收数据包缓冲区队列指针。系统为每一个CPU都维护一个独立的列表,这样可以避免共享访问互斥问题。
       */
       queue = &softnet_data[this_cpu];
 
       local_irq_save(flags);
 
       netdev_rx_stat[this_cpu].total++;
       /*
       这里判断当前输入队列的长度是否超过预定义的一个值,如果没有超过,则向下执行。
       如果当前队列的长度大于0,则将sk_buff插入队列,并且返回,注意这里并没有调用__cpu_raise_softirq产生一个软中断,而较老的内核版本当中,插入队列以后立刻调用这个函数产生软中断。
       另外,如果队列长度为0,则需要调用netif_rx_schedule及后续的__netif_rx_schedule函数将当前网络设备加入softnet_data的轮询列表(poll_list)当中,这个列表维护所有网络设备的列表,当系统软中断处理函数运行时,逐个检索处于poll_list中的设备,然后调用设备的dev->poll方法处理输入数据包队列中的数据。
       将设备加入poll_list列表当中后,返回enqueue标记处继续将sk_buff加入输入数据包队列中,然后返回。
       */
       if (queue->input_pkt_queue.qlen <= netdev_max_backlog) {
              if (queue->input_pkt_queue.qlen) {
                     if (queue->throttle)
                            goto drop;
 
enqueue:
                     dev_hold(skb->dev);
                     /*
                     将当前sk_buff插入input_pkt_queue队列的尾部,即刻返回。
                     */
                     __skb_queue_tail(&queue->input_pkt_queue,skb);
                     local_irq_restore(flags);
                     return queue->cng_level;
              }
              if (queue->throttle) {
                     queue->throttle = 0;
              } 
              netif_rx_schedule(&queue->blog_dev);
              goto enqueue;
       }
 
       if (queue->throttle == 0) {
              queue->throttle = 1;
              netdev_rx_stat[this_cpu].throttled++;
       }
 
drop:
       netdev_rx_stat[this_cpu].dropped++;
       local_irq_restore(flags);
 
       kfree_skb(skb);
       return NET_RX_DROP;
}
 
从上面的分析可以知道,netif_rx函数主要负责将数据包插入内核队列中,并触发软中断,这一点与较早的版本是不同的,那么软中断是在什么地方触发的呢?
以前的章节介绍过,硬件中断是在irq.c的do_IRQ函数中调用handle_IRQ_event函数,进而调用相应硬件驱动程序的中断处理函数实现的。在do_IRQ函数执行完硬件处理函数以后,接着就会调用do_softirq函数执行软中断,并且根据软中断号在softirq_vec数组中查找相应中断的action方法,对于NET_RX_SOFTIRQ类型的软中断来说,系统将其action注册为net_rx_action,这样我们就进入了net_rx_action函数当中:
static void net_rx_action(struct softirq_action *h)
{
       int this_cpu = smp_processor_id();
       struct softnet_data *queue = &softnet_data[this_cpu];
       unsigned long start_time = jiffies;
       int budget = netdev_max_backlog;(系统每次从队列中取300个sk_buff处理)
 
       br_read_lock(BR_NETPROTO_LOCK);
       local_irq_disable();
      
       /*
       在这里循环判断当前轮询列表是否为空。如果不为空,则进入软中断处理过程。
       */
       while (!list_empty(&queue->poll_list)) {
              struct net_device *dev;
 
              if (budget <= 0 || jiffies - start_time > 1)
                     goto softnet_break;
 
              local_irq_enable();
              /*
              从轮询列表中取出当前的设备dev指针,接着为dev调用poll方法,这是设备初始化过程中已经定义好的方法,如果设备未能自己实现该函数,则系统默认注册为process_backlog。poll函数执行成功返回0,失败返回-1。这里逻辑判断是,dev->quota必须大于0,而poll函数执行成功,则可以继续,直到所有的设备都查询一遍为止。
              */
              dev = list_entry(queue->poll_list.next, struct net_device, poll_list);
 
              if (dev->quota <= 0 || dev->poll(dev, &budget)) {
                     /*
这里的poll函数是netdevice结构的一个函数指针,对于不同的网卡驱动程序,我们可以根据自己的情况定义poll方法的实现(e1000网卡驱动程序就自己实现了一个poll方法,详情后面来分析),而系统默认提供一个方法。
                     */
                     local_irq_disable();
                     list_del(&dev->poll_list);
                     list_add_tail(&dev->poll_list, &queue->poll_list);
                     if (dev->quota < 0)
                            dev->quota += dev->weight;
                     else
                            dev->quota = dev->weight;
              } else {
                     dev_put(dev);
                     local_irq_disable();
              }
       }
 
       local_irq_enable();
       br_read_unlock(BR_NETPROTO_LOCK);
       return;
 
softnet_break:
       netdev_rx_stat[this_cpu].time_squeeze++;
       /*
       触发软中断处理,等待下一次调用本函数。
       */
       __cpu_raise_softirq(this_cpu, NET_RX_SOFTIRQ);
 
       local_irq_enable();
       br_read_unlock(BR_NETPROTO_LOCK);
}
 
软中断处理函数net_rx_action实际上就是调用各个网络设备的poll方法处理数据包的,一般的讲,poll默认为process_backlog(在net/core/dev..c中定义):
static int process_backlog(struct net_device *backlog_dev, int *budget)
{
       int work = 0;
       int quota = min(backlog_dev->quota, *budget);
       int this_cpu = smp_processor_id();
       struct softnet_data *queue = &softnet_data[this_cpu];
       unsigned long start_time = jiffies;
 
       for (;;) {
              struct sk_buff *skb;
              struct net_device *dev;
 
              local_irq_disable();
              /*
              从输入缓冲区队列中取出sk_buff,调用netif_receive_skb函数将sk_buff交给上层协议进行处理。这里就是循环调用__skb_dequeue取出skb,直到所有的skb处理完毕为止。
              */
              skb = __skb_dequeue(&queue->input_pkt_queue);
              if (skb == NULL)
                     goto job_done;
              local_irq_enable();
 
              dev = skb->dev;
 
              netif_receive_skb(skb);
 
              dev_put(dev);
 
              work++;
 
              if (work >= quota || jiffies - start_time > 1)
                     break;
       }
}
 
接下来看一下sk_buff是如何被递交到上层协议进行处理的,只是通过调用netif_receive_skb(在net/core/dev.c中定义)函数实现的:
int netif_receive_skb(struct sk_buff *skb)
{
       struct packet_type *ptype, *pt_prev;
       int ret = NET_RX_DROP;
       unsigned short type = skb->protocol;
      
       /*
       给每个网络数据包打上时间戳。
       */
       if (skb->stamp.tv_sec == 0)
              do_gettimeofday(&skb->stamp);
 
       skb_bond(skb);
 
       pt_prev = NULL;
       /*
       上层的每个协议在其初始化的过程中会调用dev_add_pack函数将自己的packet_type结构加入到ptye_all列表当中,其中packet_type结构中定义了该协议的处理方法,对于ip协议来说,func方法就注册为ip_rcv。另外,一般协议packet_type结构的dev字段设为NULL,所以下面的ptype->dev就为NULL。
       另外,如果我们需要增加自己的协议,则需要创建一个packet_type结构,用我们自己的协议处理函数填充该结构的func方法,并且调用dev_add_pack函数将我们自己的协议加入ptype_all数组当中。
       */
       for (ptype = ptype_all; ptype; ptype = ptype->next) {
              /*
              这里每一种协议在定义其packet_type结构时都设置接收这种
              数据包协议类型的设备指针,如果设置为NULL,则可以从
任何设备接收数据包。
这里针对协议类型为ETH_P_ALL的情况进行处理,对于IP
协议来说,类型定义为ETH_P_IP,因此不在这里处理。
              */
              if (!ptype->dev || ptype->dev == skb->dev) {
                     if (pt_prev) {
                            if (!pt_prev->data) {
                                   ret = deliver_to_old_ones(pt_prev, skb, 0);
                            } else {
                                   atomic_inc(&skb->users);
                                   ret = pt_prev->func(skb, skb->dev, pt_prev);
                            }
                     }
                     pt_prev = ptype;
              }
       }
       /*
这里针对各种协议进行处理,IP包的类型为ETH_P_IP,因此在这里处理。
*/
       for (ptype=ptype_base[ntohs(type)&15];ptype;ptype=ptype->next) {
              if (ptype->type == type &&
                  (!ptype->dev || ptype->dev == skb->dev)) {
                     if (pt_prev) {
                            if (!pt_prev->data) {
                                   ret = deliver_to_old_ones(pt_prev, skb, 0);
                            } else {
                                   atomic_inc(&skb->users);
                                   ret = pt_prev->func(skb, skb->dev, pt_prev);
                            }
                     }
                     pt_prev = ptype;
              }
       }
 
       if (pt_prev) {
              if (!pt_prev->data) {
                     ret = deliver_to_old_ones(pt_prev, skb, 1);
              } else {
                     ret = pt_prev->func(skb, skb->dev, pt_prev);
              }
       } else {
              kfree_skb(skb);
              /* Jamal, now you will not able to escape explaining
               * me how you were going to use this. :-)
               */
              ret = NET_RX_DROP;
       }
 
       return ret;
}
       在软中断处理函数当中,我们根据数据包的类型,调用相应的底层数据处理函数,对于IP包来说,就是调用ip_rcv函数并且进一步向上层协议递交和处理。至此,内核的软中断的主要过程已经结束了。
       接下来我们分析一下IP层以上的网络协议栈是如何进一步处理数据的,详细的说明文档见《网络数据接收的协议处理过程分析》。

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给主人留下些什么吧!~~

wuzhao2008-05-22 00:01:46

把pt_prev置成NULL,是为了后一步的for循环的处理

fengmushu2008-04-17 17:23:00

pt_prev = NULL; if (!ptype->dev || ptype->dev == skb->dev) { if (pt_prev) { if (!pt_prev->data) { ret = deliver_to_old_ones(pt_prev, skb, 0); } else { atomic_inc(&skb->users); ret = pt_prev->func(skb, skb->dev, pt_prev); } }