Linux操作系统原理—内核网络协议栈( 五 )

NOTE：在整个协议栈实现中 dev.c 文件的作用重大，它衔接了其下的硬件层和其上的网络协议层，可以称它为链路层模块，或者设备无关层的实现。
网络协议层：就以 IP 数据报为例，从设备无关层向网络协议层传递时会调用 ip_rcv 。该函数会根据 IP 首部中使用的传输层协议来调用相应协议的处理函数。 UDP 对应 udp_rcv、TCP 对应 tcp_rcv、ICMP 对应 icmp_rcv、IGMP 对应 igmp_rcv 。以 tcp_rcv 为例，所有使用 TCP 协议的套接字对应的 sock 结构体都被挂入 tcp_prot 全局变量表示的 proto 结构之 sock_array 数组中，采用以本地端口号为索引的插入方式。所以，当 tcp_rcv 接收到一个数据包，在完成必要的检查和处理后，其将以 TCP 协议首部中目的端口号为索引，在 tcp_prot 对应的 sock 结构体之 sock_array 数组中得到正确的 sock 结构体队列，再辅之以其他条件遍历该队列进行对应 sock 结构体的查询，在得到匹配的 sock 结构体后，将数据包挂入该 sock 结构体中的缓存队列中（由 sock 结构体中的 receive_queue 字段指向），从而完成数据包的最终接收。
NOTE：虽然这里的 ICMP、IGMP 通常被划分为网络层协议，但是实际上他们都封装在 IP 协议里面，作为传输层对待。
协议无关层和系统调用接口层：当用户需要接收数据时，首先根据文件描述符 inode 得到 socket 结构体和 sock 结构体，然后从 sock 结构体中指向的队列 recieve_queue 中读取数据包，将数据包 copy 到用户空间缓冲区。数据就完整的从硬件中传输到用户空间。这样也完成了一次完整的从下到上的传输。
协议栈发包流程概述
1、应用层可以通过系统调用接口层或文件操作来调用内核函数， BSD socket 层的 sock_write 会调用 INET socket 层的 inet_wirte 。 INET socket 层会调用具体传输层协议的 write 函数，该函数是通过调用本层的 inet_send 来实现的， inet_send 的 UDP 协议对应的函数为 udp_write 。
2、在传输层 udp_write 调用本层的 udp_sendto 完成功能。 udp_sendto 完成 sk_buff 结构体相应的设置和报头的填写后会调用 udp_send 来发送数据。而在 udp_send 中，最后会调用 ip_queue_xmit 将数据包下放的网络层。
3、在网络层，函数 ip_queue_xmit 的功能是将数据包进行一系列复杂的操作，比如是检查数据包是否需要分片，是否是多播等一系列检查，最后调用 dev_queue_xmit 发送数据。
4、在链路层中，函数调用会调用具体设备提供的发送函数来发送数据包， e.g. dev->hard_start_xmit(skb, dev); 。具体设备的发送函数在协议栈初始化的时候已经设置了。这里以 8390 网卡为例来说明驱动层的工作原理，在 net/drivers/8390.c 中函数 ethdev_init 的设置如下：