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分类: LINUX

2014-01-22 11:17:12

一、tcp_write_xmit()将发送队列上的SBK发送出去,返回值为0表示发送成功。函数执行过程如下:
1、检测拥塞窗口的大小。
2、检测当前报文是否完全处在发送窗口内。
3、检测报文是否使用nagle算法进行发送。
4、通过以上检测后将该SKB发送出去。
5、循环检测发送队列上所有未发送的SKB。

  1. static int tcp_write_xmit(struct sock *sk, unsigned int mss_now, int nonagle,
  2.              int push_one, gfp_t gfp)
  3. {
  4.     struct tcp_sock *tp = tcp_sk(sk);
  5.     struct sk_buff *skb;
  6.     unsigned int tso_segs, sent_pkts;
  7.     int cwnd_quota;
  8.     int result;

  9.     /*sent_pkts用来统计函数中已发送报文总数。*/
  10.     sent_pkts = 0;

  11.     if (!push_one) {
  12.         /* Do MTU probing. */
  13.         result = tcp_mtu_probe(sk);
  14.         if (!result) {
  15.             return 0;
  16.         } else if (result > 0) {
  17.             sent_pkts = 1;
  18.         }
  19.     }
  20.     /*13~21首先初始化为0,接着发送一个路径MTU探测报文,如果成功则发送报文数加1。*/

  21.     /*如果发送队列不为空,则准备开始发送报文*/
  22.     while ((skb = tcp_send_head(sk))) {
  23.         unsigned int limit;

  24.       /*设置有关TSO的信息,包括GSO类型,GSO分段的大小等等。这些信息是准备给软件TSO分段使用的。
  25.         如果网络设备不支持TSO,但又使用了TSO功能,则报文在提交给网络设备之前,需进行软分段,即由代码实现TSO分段。*/
  26.         tso_segs = tcp_init_tso_segs(sk, skb, mss_now);
  27.         BUG_ON(!tso_segs);

  28.       /*检测拥塞窗口的大小,如果为0,则说明拥塞窗口已满,目前不能发送。
  29.         拿拥塞窗口和正在网络上传输的包数目相比,如果拥塞窗口还大,则返回拥塞窗口减掉正在网络上传输的包数目剩下的大小。
  30.         该函数目的是判断正在网络上传输的包数目是否超过拥塞窗口,如果超过了,则不发送。
  31.         tcp_cwnd_test()源代码见段二*/
  32.         cwnd_quota = tcp_cwnd_test(tp, skb);
  33.         if (!cwnd_quota)
  34.             break;
  35.        
  36.         /*检测当前报文是否完全处于发送窗口内,如果是则可以发送,否则不能发送*/
  37.         if (unlikely(!tcp_snd_wnd_test(tp, skb, mss_now)))
  38.             break;

  39.         /*tso_segs=1表示无需tso分段*/
  40.         if (tso_segs == 1) {
  41.             /*根据nagle算法,计算是否需要发送数据*/
  42.             if (unlikely(!tcp_nagle_test(tp, skb, mss_now,
  43.                          (tcp_skb_is_last(sk, skb) ?
  44.                          nonagle : TCP_NAGLE_PUSH))))
  45.                 break;
  46.         } else {
  47.           /*如果需要TSO分段,则检测该报文是否应该延时发送。tcp_tso_should_defer()用来检测GSO段是否需要延时发送。
  48.             在段中有FIN标志,或者不处于open拥塞状态,或者TSO段延时超过2个时钟滴答,或者拥塞窗口和发送窗口的最小值大于64K或三倍的当前有效MSS,
  49.             在这些情况下会立即发送,而其他情况下会延时发送,这样主要是为了减少软GSO分段的次数,以提高性能。*/
  50.             if (!push_one && tcp_tso_should_defer(sk, skb))
  51.                 break;
  52.         }

  53.         /*limit为再次分段的段长,初始化为当前MSS*/
  54.         limit = mss_now;
  55.       /*在TSO分片大于1并且不是URG模式下,通过mss_now计算limit的值
  56.         以发送窗口和拥塞窗口的最小值作为分段段长*/
  57.         if (tso_segs > 1 && !tcp_urg_mode(tp))
  58.             limit = tcp_mss_split_point(sk, skb, mss_now,
  59.                          cwnd_quota);

  60.         /*如果SKB中的数据长度大于分段段长,则调用tso_fragment()根据该段长进行分段,如果分段失败则暂不发送*/
  61.         if (skb->len > limit &&
  62.          unlikely(tso_fragment(sk, skb, limit, mss_now, gfp)))
  63.             break;
  64.       /*line61~71:根据条件,可能需要对SKB中的报文进行分段处理,分段的报文包括两种:一种是普通的用MSS分段的报文,另一种则是TSO分段的报文。
  65.         能否发送报文主要取决于两个条件:一是报文需完全在发送窗口中,而是拥塞窗口未满。第一种报文,应该不会再分段了,因为在tcp_sendmsg()中创建报文的SKB时已经根据MSS处理了,
  66.         而第二种报文,则一般情况下都会大于MSS,因为通过TSO分段的段有可能大于拥塞窗口的剩余空间,如果是这样,就需要以发送窗口和拥塞窗口的最小值作为段长对报文再次分段。*/

  67.       /*更新TCP时间戳,记录此报文发送的时间,
  68.         #define tcp_time_stamp ((__u32)(jiffies))*/
  69.         TCP_SKB_CB(skb)->when = tcp_time_stamp;

  70.         /*调用tcp_transmit_skb()发送TCP段,其中第三个参数1表示是否需要克隆被发送的报文,详见后续对此函数的分析*/
  71.         if (unlikely(tcp_transmit_skb(sk, skb, 1, gfp)))
  72.             break;

  73.         /* Advance the send_head. This one is sent out.
  74.          * This call will increment packets_out.
  75.          */
  76.       /*调用tcp_event_new_data_sent()-->tcp_advance_send_head()更新sk_send_head,即取发送队列中的下一个SKB。
  77.         同时更新snd_nxt,即等待发送的下一个TCP段的序号,然后统计发出但未得到确认的数据报个数。
  78.         最后如果发送该报文前没有需要确认的报文,则复位重传定时器,对本次发送的报文做重传超时计时。*/
  79.         tcp_event_new_data_sent(sk, skb);

  80.       /*更新struct tcp_sock中的snd_sml字段。snd_sml表示最近发送的小包(小于MSS的段)的最后一个字节序号,
  81.         在发送成功后,如果报文小于MSS,即更新该字段,主要用来判断是否启动nagle算法*/
  82.         tcp_minshall_update(tp, mss_now, skb);
  83.         sent_pkts++;//更新已发送报文总数

  84.         if (push_one)
  85.             break;
  86.     }

  87.     /*如果本次有数据发送,则对TCP拥塞窗口进行检查确认。*/
  88.     if (likely(sent_pkts)) {
  89.         tcp_cwnd_validate(sk);
  90.         return 0;
  91.     }

  92.     /*如果本次没有数据发送,则根据已发送但未确认的报文数packets_out和sk_send_head返回,packets_out不为零或sk_send_head为空都视为有数据发出,因此返回成功。*/
  93.     return !tp->packets_out && tcp_send_head(sk);
  94. }

二、tcp_init_tso_segs()函数
该函数根据当前mss的值重新设置数据包中的struct skb_shared_info内的关于GSO的内容项。
  1. static int tcp_init_tso_segs(struct sock *sk, struct sk_buff *skb,
  2.              unsigned int mss_now)
  3. {
  4.     int tso_segs = tcp_skb_pcount(skb);

  5.     if (!tso_segs || (tso_segs > 1 && tcp_skb_mss(skb) != mss_now)) {
  6.         tcp_set_skb_tso_segs(sk, skb, mss_now);
  7.         tso_segs = tcp_skb_pcount(skb);
  8.     }
  9.     return tso_segs;
  10. }

、tcp_cwnd_test()函数
  1. static inline unsigned int tcp_cwnd_test(struct tcp_sock *tp,
  2.                      struct sk_buff *skb)
  3. {
  4.     u32 in_flight, cwnd;

  5.     /* Don't be strict about the congestion window for the final FIN. */
  6.     /*对FIN包不检测,让他通过*/
  7.     if ((TCP_SKB_CB(skb)->flags & TCPHDR_FIN) && tcp_skb_pcount(skb) == 1)
  8.         return 1;

  9.     /*计算正在网络上传输的包数目*/
  10.     in_flight = tcp_packets_in_flight(tp);
  11.     /*获取当前拥塞窗口的大小,snd_cwnd表示当前拥塞窗口的大小*/
  12.     cwnd = tp->snd_cwnd;
  13.     if (in_flight < cwnd)
  14.         return (cwnd - in_flight);

  15.     return 0;
  16. }
  1. static inline unsigned int tcp_packets_in_flight(const struct tcp_sock *tp)
  2. {
  3.     return tp->packets_out - tcp_left_out(tp) + tp->retrans_out;
  4. }
  1. static inline unsigned int tcp_left_out(const struct tcp_sock *tp)
  2. {
  3.     return tp->sacked_out + tp->lost_out;
  4. }
这是通过使用
tcpsock中的几个计数器运算得出的
packets_out:从发送队列发出而未得到确认的TCP段的数目,该值是动态的,当有新的段发出或有新的确认收到都会增加或减少该值。
retrans_out:重传还未得到确认的TCP段数目。

tcp_left_out:已离开主机在网络中且未确认的TCP段数,包含两种情况,一是通过SACK确认的段,即sacked_out,而是已丢失的段,即lost_out。
所以left_out = sacked_out + lost_out。
left_out需要与packets_out进行区分,packets_out只是离开发送队列(不一定已离开主机),而left_out则必定离开了主机。所以packets_out必定大于或等于left_out。

四、tcp_snd_wnd_test()函数
  1. static inline int tcp_snd_wnd_test(struct tcp_sock *tp, struct sk_buff *skb,
  2.                  unsigned int cur_mss)
  3. {
  4.     u32 end_seq = TCP_SKB_CB(skb)->end_seq;

  5.     if (skb->len > cur_mss)
  6.         end_seq = TCP_SKB_CB(skb)->seq + cur_mss;

  7.     return !after(end_seq, tcp_wnd_end(tp));
  8. }
  1. #define TCP_SKB_CB(__skb)    ((struct tcp_skb_cb *)&((__skb)->cb[0]))
TCP层在SKB区块有个私有信息控制块,即skb_buff结构的cb成员,TCP利用这个字段存储了一个tcp_skb_cb结构。在TCP层,用宏TCP_SKB_CB实现访问该信息控制块,以增强代码的可读性。
  1. struct tcp_skb_cb {
  2.     union {
  3.         struct inet_skb_parm    h4;
  4. #if defined(CONFIG_IPV6) || defined (CONFIG_IPV6_MODULE)
  5.         struct inet6_skb_parm    h6;
  6. #endif
  7.     } header;    /* For incoming frames        */
  8.     __u32        seq;        /* Starting sequence number    */
  9.     __u32        end_seq;    /* SEQ + FIN + SYN + datalen    */
  10.     __u32        when;        /* used to compute rtt's    */
  11.     __u8        flags;        /* TCP header flags.        */
  12.     __u8        sacked;        /* State flags for SACK/FACK.    */
  13. #define TCPCB_SACKED_ACKED    0x01    /* SKB ACK'd by a SACK block    */
  14. #define TCPCB_SACKED_RETRANS    0x02    /* SKB retransmitted        */
  15. #define TCPCB_LOST        0x04    /* SKB is lost            */
  16. #define TCPCB_TAGBITS        0x07    /* All tag bits            */

  17. #define TCPCB_EVER_RETRANS    0x80    /* Ever retransmitted frame    */
  18. #define TCPCB_RETRANS        (TCPCB_SACKED_RETRANS|TCPCB_EVER_RETRANS)

  19.     __u32        ack_seq;    /* Sequence number ACK'd    */
  20. }
union {...} header:
   在TCP处理接收到的TCP段之前,下层协议(IPv4或IPv6)会先处理该段,且会利用SKB中的控制块来记录每一个包中的信息,例如IPv4会记录从IP首部中解析出来的IP首部选项。
为了不破坏三层协议层私有数据,在SKB中TCP控制块的前部定义了这个结构,这包括IPv4和IPv6。
__u32 seq
__u32 end_seq
   seq为当前段开始序号,而end_seq为当前段开始序号加上当前段数据长度,如果标志域中存在SYN或FIN标志,则还需加1,因为SYN和FIN标志都会消耗一个序号,利用end_seq、seq和标志,很容易得到数据长度。
__u32 when
   段发送时间及段发送时记录的当前jffies值。必要时,此值也用来计算RTT。
__u8 flags
   记录原始TCP首部标志。发送过程中,tcp_transmit_skb()在发送TCP段之前会根据此标志来填充发送段的TCP首部的标志域;接收过程中,会提取接收段的TCP首部标志到该字段中。
__u8 sacked
   主要用来描述段的重传状态,同时标识包是否包含紧急数据。检查接收到的SACK,根据需要更新TCPCB_TAGBITS,重传引擎会根据该标志位来确定是否需要重传。一旦重传超时发生,所有的SACK状态标志将被清除,因为无须再关心其状态。无论通过哪种方式重传了包,重传超时或快速重传,都会设置TCPCB_EVER_RETRANS标志位。tcp_restransmit_skb()中设置TCPCB_EVER_RETRANS和TCPCB_SACKED_RETRANS标志位,tcp_enter_loss()中则清除TCPCB_SACKED_RETRANS标志位。
sacked的取值如下:
TCPCB_SACKED_ACKED:该段通过SACK被确认。
TCPCB_SACKED_RETRANS:该段已经重传。
TCPCB_LOST:该段在传输过程中已丢失。
__u32 ack_seq
    接收到的TCP段首部中的确认序号。

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