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linux內核網路棧實現分析

發布時間:2024-06-17 09:03:00

『壹』 linux 網路路徑中網路協議棧有幾種

1.總述
Linux中用戶空間的網路編程,是以socket為介面,一般創建一個sockfd = socket(family,type,protocol),之後以該sockfd為參數,進行各種系統調用來實現網路通信功能。其中family指明使用哪種協議域(如INET、UNIX等),protocol指明該協議域中具體哪種協議(如INET中的TCP、UDP等),type表明該介面的類型(如STREAM、DGRAM等),一般設protocol=0,那麼就會用該family中該type類型的默認協議(如INET中的STREAM默認就是TCP協議)。
Linux中利用mole機制,層次分明地實現了這套協議體系,並具有很好的擴展性,其基本模塊構成如下:
先看右邊,頂層的socket模塊提供一個sock_register()函數,供各個協議域模塊使用,在全局的net_family[]數組中增加一項;各個協議域模塊也提供一個類似的register_xx_proto()函數,供各個具體的協議使用,在該協議域私有的xx_proto[]數組中增加一項。這兩個數組中的存放的都是指針,指向的數據結構如下圖所示:

很明顯它們是用來創建不同類型的socket介面的,且是一種分層次的創建過程,可想而知,頂層socket_create()完成一些共有的操作,如分配內存等,然後調用下一層create;協議域內的create()完成一些該協議域內共有的初始化工作;最後具體協議中的create()完成協議特有的初始化。具體的下一節講。
再來看上圖右邊的,也是頂層socket模塊提供的4個函數,前兩個一般由具體協議模塊調用,由於協議棧與應用層的交互,具體的後面會講到。後兩個一般有協議域模塊調用,用於底層設備與協議棧間的交互。但這也不絕對,如在PPPOE協議中,這4個函數都由具體協議模塊調用,這是因為PPPOX協議域內的共有部分不多,各個協議間幾乎獨立。這4個函數的功能及所用到的數據結構,在後面具體用到時會詳細說明。
2.socket插口創建
首先來看一下最終創建好的socket插口由哪些部分組成,該結構是相當龐大的,這里只給出框架:

基本屬性有state(listen、accept等),flags標志(blocked等),type類型,這里family和protocol都沒有了,因為它們再創建時使用過了,已經被融入到socket結構中。
File指針指向一個file結構,在Linux中一個socket也被抽象為一個文件,所以在應用層一般通過標準的文件操作來操作它。
Ops指向一個struct proto_ops結構,它是每種協議特有的,應用層的系統調用,最終映射到網路棧中具體協議的操作方法。
Sk指向一個struct sock結構,而該結構在分配空間時,多分配了一點以作為該協議的私有部分,這里包含了該協議的具體信息,內容相當多。首先是一個struct sock_common結構,包含了協議的基本信息;然後是一個sk_prot_create指針,指向一個struct proto結構體,該結構體就是第一節中所述的,用proto_regsiter()注冊到內核中的,它包含應用層到協議棧的交互操作和信息(也可以說成是Appà transport layer的交互信息);然後還有一個sk_backlog_rcv函數指針,所指函數在協議棧處理完接收到的包之後調用,一般僅是把數據包放到該socket的接收隊列中,等待APP讀取;最後協議的私有部分里存放該協議的私有信息,如pppoe的sessionID、daddr,tcp的連接4元組等,這些信息很重要,利用它們來區分同一個協議中的多個socket。

附上出處鏈接:http://blog.csdn.net/vfatfish/article/details/9296885

『貳』 嵌入式Linux內核和網路協議棧的特點,和代表性產品有哪些

首先,嵌入Linux內核是可定製的內核:
1 Linux內核的配置系統
2 Linux內核的模塊機制
3 Linux內核的源代碼開放
4 經裁減的 Linux內核最小可達到 150KB以下,尤其適合嵌入式領域中資源受限的實際情況。
其次,它的性能優越:Linux 系統內核精簡、高效和穩定,能夠充分發揮硬體的功能,因此它比其他操作系統的運行效率更高。
再者,它有良好的網路支持:
1 支持 TCP/IP 協議棧
2 提供對包括十兆位、百兆位及千兆位的乙太網,還有無線網路、Tokenring(令牌環)和光纖甚至衛星的支持
3 對現在依賴於網路的嵌入式設備來說是很好的選擇。

至於網路協議的話,有很多種,就目前主流的3種網路協議是:NetBEUI、IPX/SPX及其兼容協議、TCP/IP,而其他的像Lwip、ZigBee、Sip等很多。
1 NetBEUI的前身是NetBIOS,這一協議是IBM1983年開發完成的,早期的微軟OS產品中都選擇該協議作為通信協議。它是一套用於實現僅僅在小型區域網上PC見相互通信的標准。該網路最大用戶數不能超過30個,1985年,微軟對其改進,增加了SMB(Server Message Blocks,伺服器消息塊)的組成部分,以降低網路的通信阻塞,形成了現在的NetBEUI通信協議。
特點:體積小、效率高、速度快、佔用內存少。
2 IPX/SPX及其兼容協議:它的全稱是「Internwork Packet Exchange/Sequence Packet Exchange」即網際包交換/順序包交換。
特點:體積較大、能夠連接多種網路、具有強大的路由功能,適合大型網路的使用。windows網路中無法直接使用該協議。
3 TCP/IP是國際互聯網Internet採用的協議標准,早期用於ARPANet網路,後來開放用於民間。
特點:靈活性,支持任意規模的網路,可以連接所有的計算機,具有路由功能,且TCP/IP的地址是分級的,容易確定並找到網上的用戶,提高了網路代換的利用率。

而其他的像Lwip協議棧的特點:
(1)支持多網路介面的IP轉發
(2)支持ICMP協議
(3)包括實驗性擴展的UDP
(4)包括阻塞控制,RTT估算和快速恢復和快速轉發的TCP
(5)提供專門的內部回調介面用於提高應用程序性能
(6)可選擇的Berkeley介面API
(7)在最新的版本中支持ppp

不知道這些是不是你想要的。

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