Linux是如何收发网络包的

2024-09-06 20:52
文章标签 linux 网络 收发

本文主要是介绍Linux是如何收发网络包的,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

Linux网 络协议栈
从上述⽹络协议栈,可以看出:
收发流程
⽹卡是计算机⾥的⼀个硬件,专⻔负责接收和发送⽹络包,当⽹卡接收到⼀个⽹络包后,会通过 DMA 技术,将⽹络包放⼊到 Ring Buffer ,这个是⼀个环形缓冲区。
1 、发送
⾸先,应⽤程序会调⽤ Socket 发送数据包的接⼝,由于这个是系统调⽤,所以会从⽤户态陷⼊到内核态中的Socket 层, Socket 层会将应⽤层数据拷⻉到 Socket 发送缓冲区中。
接下来,⽹络协议栈从 Socket 发送缓冲区中取出数据包,并按照 TCP/IP 协议栈从上到下逐层处理。
如果使⽤的是 TCP 传输协议发送数据,那么会在传输层增加 TCP 包头,然后交给⽹络层;
⽹络层会给数据包增加 IP 包,然后通过查询路由表确认下⼀跳的 IP ,并按照 MTU ⼤⼩进⾏分⽚。 分⽚后的⽹络包,就会被送到⽹络接⼝层,在这⾥会通过 ARP 协议获得下⼀跳的 MAC 地址,然后增加帧头和帧尾,放到发包队列中。
这⼀些准备好后,会触发软中断告诉⽹卡驱动程序,这⾥有新的⽹络包需要发送,最后驱动程序通过 DMA ,从发包队列中读取⽹络包,将其放⼊到硬件⽹卡的队列中,随后物理⽹卡再将它发送出去。
2 、接收
为了解决频繁中断带来的性能开销, Linux 内核在 2.6 版本中引⼊了 NAPI 机制,它是混合「中断和轮询」的⽅式来接收⽹络包,它的核⼼概念就是不采⽤中断的⽅式读取数据,⽽是⾸先采⽤中断唤醒数据接收的服务程序,然后poll 的⽅法来轮询数据。
⽐如,当有⽹络包到达时,⽹卡发起硬件中断,于是会执⾏⽹卡硬件中断处理函数,中断处理函数处理完需要「暂时屏蔽中断」,然后唤醒「软中断」来轮询处理数据,直到没有新数据时才恢复中断,这样⼀次中断处理多个⽹络包,于是就可以降低⽹卡中断带来的性能开销。
软中断会从 Ring Buffer 中拷⻉数据到内核 struct sk_buff 缓冲区中,从⽽可以作为⼀个⽹络包交给⽹络协议栈进⾏逐层处理。
⾸先,会先进⼊到⽹络接⼝层,在这⼀层会检查报⽂的合法性,如果不合法则丢弃,合法则会找出该⽹络包的上层协议的类型,⽐如是 IPv4 ,还是 IPv6 ,接着再去掉帧头和帧尾,然后交给⽹络层。到了⽹络层,则取出 IP 包,判断⽹络包下⼀步的⾛向,⽐如是交给上层处理还是转发出去。
当确认这个⽹络包要发送给本机后,就会从 IP 头⾥看看上⼀层协议的类型是 TCP 还是 UDP ,接着去掉 IP 头,然后交给传输层。
传输层取出 TCP 头或 UDP 头,根据四元组「源 IP 、源端⼝、⽬的 IP 、⽬的端⼝」 作为标识,找出对应的Socket,并把数据拷⻉到 Socket 的接收缓冲区。
最后,应⽤层程序调⽤ Socket 接⼝,从内核的 Socket 接收缓冲区读取新到来的数据到应⽤层。

 

这篇关于Linux是如何收发网络包的的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/1143088

相关文章

linux-基础知识3

打包和压缩 zip 安装zip软件包 yum -y install zip unzip 压缩打包命令: zip -q -r -d -u 压缩包文件名 目录和文件名列表 -q:不显示命令执行过程-r:递归处理,打包各级子目录和文件-u:把文件增加/替换到压缩包中-d:从压缩包中删除指定的文件 解压:unzip 压缩包名 打包文件 把压缩包从服务器下载到本地 把压缩包上传到服务器(zip

Linux 网络编程 --- 应用层

一、自定义协议和序列化反序列化 代码: 序列化反序列化实现网络版本计算器 二、HTTP协议 1、谈两个简单的预备知识 https://www.baidu.com/ --- 域名 --- 域名解析 --- IP地址 http的端口号为80端口,https的端口号为443 url为统一资源定位符。CSDNhttps://mp.csdn.net/mp_blog/creation/editor

【Python编程】Linux创建虚拟环境并配置与notebook相连接

1.创建 使用 venv 创建虚拟环境。例如,在当前目录下创建一个名为 myenv 的虚拟环境: python3 -m venv myenv 2.激活 激活虚拟环境使其成为当前终端会话的活动环境。运行: source myenv/bin/activate 3.与notebook连接 在虚拟环境中,使用 pip 安装 Jupyter 和 ipykernel: pip instal

ASIO网络调试助手之一:简介

多年前,写过几篇《Boost.Asio C++网络编程》的学习文章,一直没机会实践。最近项目中用到了Asio,于是抽空写了个网络调试助手。 开发环境: Win10 Qt5.12.6 + Asio(standalone) + spdlog 支持协议: UDP + TCP Client + TCP Server 独立的Asio(http://www.think-async.com)只包含了头文件,不依

Linux_kernel驱动开发11

一、改回nfs方式挂载根文件系统         在产品将要上线之前,需要制作不同类型格式的根文件系统         在产品研发阶段,我们还是需要使用nfs的方式挂载根文件系统         优点:可以直接在上位机中修改文件系统内容,延长EMMC的寿命         【1】重启上位机nfs服务         sudo service nfs-kernel-server resta

poj 3181 网络流,建图。

题意: 农夫约翰为他的牛准备了F种食物和D种饮料。 每头牛都有各自喜欢的食物和饮料,而每种食物和饮料都只能分配给一头牛。 问最多能有多少头牛可以同时得到喜欢的食物和饮料。 解析: 由于要同时得到喜欢的食物和饮料,所以网络流建图的时候要把牛拆点了。 如下建图: s -> 食物 -> 牛1 -> 牛2 -> 饮料 -> t 所以分配一下点: s  =  0, 牛1= 1~

poj 3068 有流量限制的最小费用网络流

题意: m条有向边连接了n个仓库,每条边都有一定费用。 将两种危险品从0运到n-1,除了起点和终点外,危险品不能放在一起,也不能走相同的路径。 求最小的费用是多少。 解析: 抽象出一个源点s一个汇点t,源点与0相连,费用为0,容量为2。 汇点与n - 1相连,费用为0,容量为2。 每条边之间也相连,费用为每条边的费用,容量为1。 建图完毕之后,求一条流量为2的最小费用流就行了

poj 2112 网络流+二分

题意: k台挤奶机,c头牛,每台挤奶机可以挤m头牛。 现在给出每只牛到挤奶机的距离矩阵,求最小化牛的最大路程。 解析: 最大值最小化,最小值最大化,用二分来做。 先求出两点之间的最短距离。 然后二分匹配牛到挤奶机的最大路程,匹配中的判断是在这个最大路程下,是否牛的数量达到c只。 如何求牛的数量呢,用网络流来做。 从源点到牛引一条容量为1的边,然后挤奶机到汇点引一条容量为m的边

【Linux 从基础到进阶】Ansible自动化运维工具使用

Ansible自动化运维工具使用 Ansible 是一款开源的自动化运维工具,采用无代理架构(agentless),基于 SSH 连接进行管理,具有简单易用、灵活强大、可扩展性高等特点。它广泛用于服务器管理、应用部署、配置管理等任务。本文将介绍 Ansible 的安装、基本使用方法及一些实际运维场景中的应用,旨在帮助运维人员快速上手并熟练运用 Ansible。 1. Ansible的核心概念