分类： LINUX
2009-11-20 10:47:29
**********The Socket Buffer:sk_buff Structure
sk_buff
layout Fields:
sk_buff位于双向链表之中，指向一个sk_buff_head结构。（一个socket拥有一个这样的链表是吗？）
struct sk_buff_head { struct sk_buff *next; struct sk_buff *prev; __u32 qlen; ......};
next指向第一个sk_buff元素；prev指向最后一个sk_buff元素；qlen记录链表中sk_buff元素数量
next指针：指向下一个sk_buff元素，最后一个则指向sk_buff_head；
prev指针：指向前一个sk_buff元素，第一个则指向sk_buff_head；（指针类型的统一是依靠void*实现的吗？）
list指针：指向sk_buff_head
struct sock *sk：指向拥有该buffer的socket结构，若该buffer仅仅用于forward，则NULL；
unsigned int len：数据域的长度，包括main buffer和fragments中的总和，还包括协议首部长度
unsigned int data_len：在fragments中的data size
unsigned int mac_len：MAC 首部大小
atomic_t users：使用该sk_buff buffer的实体计数器，在free的时候须其为0，否则减值而不free；须为原子操作；
unsigned int truesize：sk_buff的实际大小，即len+sizeof(sk_buff)，在len发生变化时，它也要随之更新；
unsigned char *head；unsigned char *end；unsigned char *data；unsigned char *tail；
数据域系列指针，在真实数据的首尾之外还有一段headroom（首部在其中）和tailroom。data和tail指向真实数据域的始末地址，而head和end指向两个room之外的始末地址。
void (*desructor)(...):函数指针，当buffer移除的时候进行的操作（sock_rfree or sock_wfree）。
General Fields:
struct timeval stamp:收包时戳
struct net_device *dev:记录着收包设备，或者发包设备，取决于该包是要发还是刚收
struct net_device *input_dev：记录刚刚所收包从哪个设备来，若该包是本地产生的，则NULL
struct net_device *real_dev:虚拟设备所用，记录其依附的真实设备
union {...} h; union {...} nh; union{...} mac;
分别指向着传输层，路由层，MAC层的包首部地址，这些首部信息之后便是data指针所指地址；在层次之间传递时，这些指针会随着首部的增减而发生变化。
struct dst_entry dst:用于routing subsystem，以后介绍
char cb[40]：“control buffer”和private information记录
unsigned int csum， unsigned char ip_summed：checksum和associated status flag，以后介绍
unsigned char cloned：boolean flag，打开表明本结构是另一个sk_buff的clone
unsigned char pkt_type：根据MAC目标地址的类别信息，可取值定义在
__u32 priority：用于QoS；包产生时，由socket层来定义该值；包传递时，由rt_tos2priority函数来确定该值；
unsigned short protocol：MAC层的上一层的协议类型（IP,IPv6,ARP,
Management Functions
(do_someting 是 __do_something 的wrapper，添加了一些sanity check或 locking mechanisms；内层函数通常是不直接调用的)
alloc_skb：allocation of buffers的主函数，它的工作包括data buffer和sk_buff struct二者的allocation；
它通过kem_cache_alloc（原型？）函数从cache中获得一个sk_buff结构，再通过kmalloc获得一个data buffer
skb = kmem_cache_alloc(skbuff_head_cache, gfp_mask & ~_ _GFP_DMA);
... ... ...
size = SKB_DATA_ALIGN(size);
data = kmalloc(size + sizeof(struct skb_shared_info), gfp_mask);
skb_shared_info结构用于处理IP fragments，以后介绍
dev_alloc_skb:提供给device drivers在interrupt mode下使用，它里面会调用alloc_skb。
kfree_skb & dev_kfree_skb: 用于free sk_buff，仅当skb->users为1时，才会真正释放cache，否则users--；
sk_buff 可以具有一个dst_entry结构，利用dst_release函数来free之；另外destructor函数指针初始化的话也在此调用。
skb_put(a), skb_push(b), skb_pull(c),skb_reserve(d)
TCP会在headroom预留足够的空间用于存放所有层的首部（TCP,IP,link layer），MAX_TCP_HEADER表示最大的所有层首部大小（考虑最坏情况）；TCP会将payload拷贝到自己的buffer中并加上自己的header，然后向下发并让各层加上首部；以下各层会更新skb->data和skb->len，如图：
skb_shared_info & skb_shinfo:位于data block的尾部之后
struct skb_shared_info {
atomic_t dataref; //表示该datablock的user数量，与cloning有关
unsigned int nr_frags; //与IP fragments有关
unsigned short tso_size;
unsigned short tso_seqs;
struct sk_buff *frag_list; //与IP fragments有关
skb_frag_t frags[MAX_SKB_FRAGS]; //与IP fragments有关
};
#define skb_shinfo(SKB) ((struct skb_shared_info *)((SKB)->end))
该函数用于引用skb_shared_info结构
skb_clone函数：当一个data buffer需要供给多个对象使用时，使用该函数可以产生一个sk_buff结构拷贝，它们均指向同一个data域（包括head，data，sk_shared_info，其他data fragments）；需要增加sk_shared_info->dataref；skb->cloned在两者中均设置为1，skb->users在副本中设置为1；该操作之后data块不能被写（即无需锁，但之前data块可写么？应该是可写的）
pskb_copy & skb_copy：因为clone操作造成无法写data，这两个操作实现data块的拷贝并且可写；
当仅需修改skb->start到skb->end之间内容时，使用pskb_copy；
当还需要修改其他data分片的内容时，使用skb_copy；
list management functions：用于处理sk_buff_head和相应的sk_buff队列的一系列函数，它们都必须是原子操作。
skb_queue_head_init: 初始化sk_buff_head,空队列；
skb_queue_head & skb_quere_tail: 把一个sk_buff加到头部或尾部；
skb_dequeue & skb_dequeue_tail： 从头部或尾部移除一个sk_buff；
skb_queue_purge: 清空队列
skb_queue_walk: 循环访问队列的每个元素
