tcp紧急数据处理源码浅析

2024-03-27 21:48
文章标签 源码 tcp 浅析 数据处理 紧急

本文主要是介绍tcp紧急数据处理源码浅析，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！

tcp紧急数据用于一端有紧急通知需要告之对端的时候，他传输的其实是一种命令或者说信号，而不算是数据，因为他只有一个字节。对端收到紧急数据后会给对应的进程发送一个信号，通知该进程有紧急的命令需要处理（前提是设置了进程或者进程组来处理紧急数据）。下面看一下紧急数据的发送。入口函数是tcp_write。关键代码如下。

  1. 之前缓存了小量数据，还没发送。则先发送出去。
if ((skb = tcp_dequeue_partial(sk)) != NULL) {int hdrlen;/* IP header + TCP header */// 所有协议头的长度hdrlen = ((unsigned long)skb->h.th - (unsigned long)skb->data)+ sizeof(struct tcphdr);...// 数据部分大于等于mss或者是紧急数据或者还没有发出去一个数据包则直接发送if ((skb->len - hdrlen) >= sk->mss ||(flags & MSG_OOB) || !sk->packets_out)tcp_send_skb(sk, skb);else// 继续缓存，满足条件后一起发送tcp_enqueue_partial(skb, sk);continue;}

2 然后则构造一个新的skb发送。

// 可发送的序列化最大值 - 下一个可写的序列化值等于可以发送的字节数,如果当前可以发送的数据量太大，这里会导致紧急数据不在当前的tcp报文中，需要等下一个报文才会发送真正的紧急数据，但是该tcp报文还是会设置紧急指针和紧急标记位copy = sk->window_seq - sk->write_seq;if (copy <= 0 || copy < (sk->max_window >> 1) || copy > sk->mss)copy = sk->mss;// 能发送的比需要发送的大，则取需要发送的if (copy > len)copy = len;...
// 构建ip头和mac头，返回ip头+mac头的长度的大小,查找路由项的时候会给dev赋值tmp = prot->build_header(skb, sk->saddr, sk->daddr, &dev,IPPROTO_TCP, sk->opt, skb->mem_len,sk->ip_tos,sk->ip_ttl);if (tmp < 0 ) {prot->wfree(sk, skb->mem_addr, skb->mem_len);release_sock(sk);if (copied) return(copied);return(tmp);}// 更新data中的数据长度skb->len += tmp;skb->dev = dev;// 指向可写地址，准备写入tcp头buff += tmp;// skb的tcp头指向data字段的tcp头skb->h.th =(struct tcphdr *) buff;// 构建tcp头，len-copy表示是否已经传输完len字节的数据，用于设置push标记tmp = tcp_build_header((struct tcphdr *)buff, sk, len-copy);if (tmp < 0) {prot->wfree(sk, skb->mem_addr, skb->mem_len);release_sock(sk);if (copied) return(copied);return(tmp);}// 带外数据if (flags & MSG_OOB) {	// 设置urg标记位，设置紧急指针指向紧急数据的后面一个字节,并且只有这个字节算紧急数据((struct tcphdr *)buff)->urg = 1;((struct tcphdr *)buff)->urg_ptr = ntohs(copy);}// 更新skb->data中的数据长度skb->len += tmp;// 复制copy个字节到tcp头后面成为tcp报文的负载memcpy_fromfs(buff+tmp, from, copy);// 更新需要复制的数据地址from += copy;// 复制字节数累加copied += copy;// 还有多少个字节需要复制len -= copy;// 更新skb->data的数据长度skb->len += copy;skb->free = 0;// 更新下一个tcp报文的序列化sk->write_seq += copy;// 数据量太少并且不是紧急数据，并且有待确认的包（nagle算法规则），则先缓存if (send_tmp != NULL && sk->packets_out) {tcp_enqueue_partial(send_tmp, sk);continue;}// 否则直接发送tcp_send_skb(sk, skb);

由上代码知道，构造完新的数据包后，直接调用tcp_send_skb函数，下面我们看一下该函数的代码。实现里如果tcp因为某些原因导致不能发送数据包的时候，会先缓存该skb，但是紧急数据是不受拥塞控制影响的，还是应该直接发送。这里待研究。

/**	This is the main buffer sending routine. We queue the buffer*	having checked it is sane seeming.*/
// 发送数据包 
static void tcp_send_skb(struct sock *sk, struct sk_buff *skb)
{int size;// 指向skb->data字段了的tcp头地址struct tcphdr * th = skb->h.th;/**	length of packet (not counting length of pre-tcp headers) */// tcp头+数据的长度size = skb->len - ((unsigned char *) th - skb->data);/**	Sanity check it.. */if (size < sizeof(struct tcphdr) || size > skb->len) {printk("tcp_send_skb: bad skb (skb = %p, data = %p, th = %p, len = %lu)\n",skb, skb->data, th, skb->len);kfree_skb(skb, FREE_WRITE);return;}/**	If we have queued a header size packet.. (these crash a few*	tcp stacks if ack is not set)*/// 相等说明待发送的数据长度0if (size == sizeof(struct tcphdr)) {/* If it's got a syn or fin it's notionally included in the size..*/// 不是syn或fin包则报错，只有这两种包的负载可以为0if(!th->syn && !th->fin) {printk("tcp_send_skb: attempt to queue a bogon.\n");kfree_skb(skb,FREE_WRITE);return;}}/**	Actual processing.*/tcp_statistics.TcpOutSegs++; // size - 4*th->doff为数据负载的大小 skb->h.seq = ntohl(th->seq) + size - 4*th->doff;/**	We must queue if**	a) The right edge of this frame exceeds the window*	b) We are retransmitting (Nagle's rule)*	c) We have too many packets 'in flight'*/// 包的序列号大于可以发送的最大序列号，正在进行超时重传（nagle算法规定只能有一个未收到确认的包，发出的包大于拥塞窗口了	 if (after(skb->h.seq, sk->window_seq) ||(sk->retransmits && sk->ip_xmit_timeout == TIME_WRITE) ||sk->packets_out >= sk->cong_window) {/* checksum will be supplied by tcp_write_xmit.  So* we shouldn't need to set it at all.  I'm being paranoid */th->check = 0;if (skb->next != NULL) {printk("tcp_send_partial: next != NULL\n");skb_unlink(skb);}// 插入待发送队列skb_queue_tail(&sk->write_queue, skb);/**	If we don't fit we have to start the zero window*	probes. This is broken - we really need to do a partial*	send _first_ (This is what causes the Cisco and PC/TCP*	grief).*/// 可发送的最大序列号小于包的序列号，并且没有等待确认的包，则需要发送窗口探测包看能不能继续发送数据 if (before(sk->window_seq, sk->write_queue.next->h.seq) &&sk->send_head == NULL && sk->ack_backlog == 0)reset_xmit_timer(sk, TIME_PROBE0, sk->rto);} else {/**	This is going straight out*/// 希望对方传输的数据的序列化，即小于ack_seq的都收到了th->ack_seq = ntohl(sk->acked_seq);th->window = ntohs(tcp_select_window(sk));tcp_send_check(th, sk->saddr, sk->daddr, size, sk);// 将要发送的数据包第一个字节的序号 sk->sent_seq = sk->write_seq;/**	This is mad. The tcp retransmit queue is put together*	by the ip layer. This causes half the problems with*	unroutable FIN's and other things.*/// 使用ip_queue_xmit发送sk->prot->queue_xmit(sk, skb->dev, skb, 0);/**	Set for next retransmit based on expected ACK time.*	FIXME: We set this every time which means our *	retransmits are really about a window behind.*/// 设置定时器用于超时重传reset_xmit_timer(sk, TIME_WRITE, sk->rto);}
}

至此，一个带有紧急数据的tcp报文就发送到对端了。下面看一下对端的接收实现代码。入口函数是tcp_rcv，但是真正处理的代码是tcp_urg。下面是该函数代码。

 
extern __inline__ int tcp_urg(struct sock *sk, struct tcphdr *th,unsigned long saddr, unsigned long len)
{unsigned long ptr;/**	Check if we get a new urgent pointer - normally not */// 报文设置了紧急标记位，说明有紧急数据需要处理 if (th->urg)tcp_check_urg(sk,th);/**	Do we wait for any urgent data? - normally not*/// 在tcp_check_urg里设置，说明紧急数据有效，紧急数据可被当做普通数据处理。if (sk->urg_data != URG_NOTYET)return 0;/**	Is the urgent pointer pointing into this packet? */// 指向紧急数据相对偏移ptr = sk->urg_seq - th->seq + th->doff*4;if (ptr >= len)return 0;/**	Ok, got the correct packet, update info */// urg_data是两个字节，一个保存标记，一个保存一个字节的紧急数据sk->urg_data = URG_VALID | *(ptr + (unsigned char *) th);if (!sk->dead)sk->data_ready(sk,0);return 0;
}static void tcp_check_urg(struct sock * sk, struct tcphdr * th)
{	// 指向紧急数据最后一个字节的下一个字节unsigned long ptr = ntohs(th->urg_ptr);// ptr指向有效数据的最后一个字节，if (ptr)ptr--;// 数据的第一个字节的序列号+偏移,ptr指向紧急数据偏移ptr += th->seq;/* ignore urgent data that we've already seen and read */// ptr小于可以已读取的字节的序列号，说明ptr指向的数据被读取过了if (after(sk->copied_seq, ptr))return;/* do we already have a newer (or duplicate) urgent pointer? */// 之前已经收到过紧急数据，并且之前收到的紧急数据序列号比现在收到的大if (sk->urg_data && !after(ptr, sk->urg_seq))return;/* tell the world about our new urgent pointer */// 通知进程或组收到紧急数据if (sk->proc != 0) {if (sk->proc > 0) {// 给进程发送一个SIGURG信号kill_proc(sk->proc, SIGURG, 1);} else {// 给进程组发送一个SIGURG信号kill_pg(-sk->proc, SIGURG, 1);}}// 标记紧急数据有效sk->urg_data = URG_NOTYET;// 设置紧急数据的序列号sk->urg_seq = ptr;
}

从上面的代码中看到，tcp处理紧急数据的时候，最后把紧急数据的有效标记和数据存储在sk->urg_data字段里，所以紧急数据的大小只有一个字节，并且会发生覆盖。至此，处理收到的紧急数据已经完成。还有最后一步就是，收到紧急数据的时候会给进程或进程组发送一个信号，那进程在信号的处理函数里会调用tcp_read来读取紧急数据。实际处理逻辑在tcp_read_urg函数，下面我们看实现的代码。

tcp_read：if (flags & MSG_OOB)return tcp_read_urg(sk, nonblock, to, len, flags);tcp_read_urg：static int tcp_read_urg(struct sock * sk, int nonblock,unsigned char *to, int len, unsigned flags)
{/**	No URG data to read*/// 没有紧急数据或者紧急数据被读取了又或者紧急数据当作普通数据处理了if (sk->urginline || !sk->urg_data || sk->urg_data == URG_READ)return -EINVAL;	/* Yes this is right ! */...sk->inuse = 1;// urg_data是两个字节，一个字节保存紧急数据有效标记，一个保存一个字节的紧急数据if (sk->urg_data & URG_VALID) {char c = sk->urg_data;// 如果不是预读，则读完后设置已读，下次读的时候就直接返回错误if (!(flags & MSG_PEEK))sk->urg_data = URG_READ;// 只读一个字节put_fs_byte(c, to);release_sock(sk);return 1;}release_sock(sk);/** Fixed the recv(..., MSG_OOB) behaviour.  BSD docs and* the available implementations agree in this case:* this call should never block, independent of the* blocking state of the socket.* Mike <pall@rz.uni-karlsruhe.de>*/return -EAGAIN;
}

这篇关于tcp紧急数据处理源码浅析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/853489。

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