[TCP/IP] skb 数据结构

网络协议设计要求：

1） 方便处理变长缓存

2） 容易添加和移除数据

3） 尽量避免数据复制

socket buffer 是linux系统中的套接字缓存，用来操作网络协议的数据结构。

保存在进程和网络接口之间互相传递用户数据。

sk_buffer 描述已接收或者待发送的数据报文信息。

skb在不同网络协议层之间传递。可用于不同的网络协议。

struct sk_buff_head {//用来组织sk_buff 链表
    struct sk_buff  *next;
    struct sk_buff  *prev;
    __u32           qlen; //队列中sk_buff的个数
    spinlock_t      lock;//控制并发操作的自旋锁
};


struct sk_buff {
    struct sk_buff      *next;
    struct sk_buff      *prev;
    //这两个成员必须放在首位，内核把sk_buff组织成一个双向链表
    struct sock         *sk;         //被哪个sock所拥有
    struct skb_timeval  tstamp;      //数据包到达/发送的时间
    //通过netif_receive_skb()或者netif_rx() 调用net_timestamp设置
    struct net_device   *dev;        //数据包经过的网络设备
    //
    struct net_device   *input_dev;  //用于流量控制
    union {
        struct tcphdr   *th;         //TCP传输层头
        struct udphdr   *uh;         //UDP传输层头
        struct icmphdr  *icmph;
        struct igmphdr  *igmph;
        struct iphdr    *ipiph;
        struct ipv6hdr  *ipv6h;
        unsigned char   *raw;        //原始数据流
    } h;
    union {
        struct iphdr    *iph;        //IP层头
        struct ipv6hdr  *ipv6h;
        struct arphdr   *arph;
        unsigned char   *raw;
    } nh;
    union {
        unsigned char   *raw;
    } mac;                           //MAC层即数据链路层头
    struct dst_entry    *dst;        //发送到的目的地址描述
    struct sec_path     *sp;
    char                cb[48];//信息控制块，每层协议的私有信息存储空间
    unsigned int        len,//skb中数据长度，包含了协议首部的长度
                        data_len,    //数据长度
                        mac_len,     //链路层头的长度
                        csum;        //校验结构
    __u32               priority;    //数据包排队优先级
    __u8                local_df:1,
                        cloned:1,
                        ip_summed:2,
                        nohdr:1,
                        nfctinfo:3;
    __u8                pkt_type:3,
                        fclone:2,
                        ipvs_property:1;
    __be16              protocol;     //ethernet协议的类型
    void                (*destructor)(struct sk_buff *skb);
//skb 析构函数指针，若数据包只是被转发，设置为空，否则在skb_set_owner_r()
//skb_set_write_w()中被初始化成 sock_rfree()和sock_wfree(),释放后要根据skb的truesize
//来调整传输控制块的接收和发送缓冲区大小sk_rmem_alloc和sk_wmem_alloc
#ifdef CONFIG_NETFILTER
    struct nf_conntrack      *nfct;
#if defined(CONFIG_NF_CONNTRACK) || defined(CONFIG_NF_CONNTRACK_MODULE)
    struct sk_buff           *nfct_reasm;
#endif
#ifdef CONFIG_BRIDGE_NETFILTER
    struct nf_bridge_info    *nf_bridge;
#endif
    __u32                    nfmark;
#endif /* CONFIG_NETFILTER */

#ifdef CONFIG_NET_SCHED
    __u16               tc_index;
#ifdef CONFIG_NET_CLS_ACT
    __u16               tc_verd;
#endif
#endif

#ifdef CONFIG_NET_DMA
    dma_cookie_t        dma_cookie;
#endif
#ifdef CONFIG_NETWORK_SECMARK
    __u32               secmark;
#endif
    unsigned int        truesize;
    atomic_t            users;
    unsigned char       *head,      //buffer头指针
                        *data,      //数据头指针
                        *tail,      //数据尾指针
                        *end;       //结束指针
};

//保存数据块的附加信息
struct skb_shared_info {
    atomic_t        dataref; //引用计数器
    unsigned short     nr_frags;//
    unsigned short  gso_size;//GSO相关设备
    unsigned short     gso_segs;
    unsigned short  gso_type;
    unsigned int    ip6_frag_id;
    struct sk_buff  *frag_list;
    skb_frag_t      frags[MAX_SKB_FRAGS];//IP 分片，最多64k个分片
};