本文詳解 Linux 內核的網路協議棧工作原理，適用於學習參考。基於版本 1.2.13 和 2.6.32，理解數據報文的封裝與分用至關重要。
數據包在傳輸過程中，首先由應用程序通過 TCP 協議發送，經過內核網路協議棧逐層處理，形成 TCP 報文段，再變為 IP 數據報，最終以幀形式通過乙太網傳輸。接收端則通過從底向上解析幀，逐層去掉協議首部，進行分用，確定接收數據的上層協議。
內核初始化流程從arch/mips/kernel/head.S開始，經過一系列初始化函數，如內存、中斷、設備等，最終調用 socket_init() 初始化協議棧，包括設備無關層的dev_init()，確保硬體層與網路協議層的銜接。
在收包流程中，硬體層接收到數據後，中斷服務子程序將數據復制到內核空間，通過netif_rx()傳遞給協議層處理。例如，TCP 數據包通過tcp_rcv()解析並匹配到正確的sock結構體，將數據包存儲到用戶空間。
發包流程涉及套接字創建和數據包發送，用戶空間通過系統調用介面與協議無關層交互，最終數據包通過協議棧傳遞到硬體層發送出去。
② linux下 C++ 使用 epoll 實現高性能的tcpserver
實現高性能的TCP伺服器時，Linux系統提供了多種多路復用技術，如select、poll、epoll等。雖然每種技術都有其特點和適用場景，但epoll在高並發場景下性能最優，這也使得它在眾多伺服器軟體中被廣泛應用，如著名的Nginx。本文將聚焦於如何使用epoll來構建一個高性能的TCP伺服器，旨在提供一個易於理解的指南，幫助讀者掌握epoll的使用方法，而無需深入探討其底層原理。
首先，需要明確的是，epoll是Linux內核提供的系統調用功能，因此，它在Windows系統上不可用。如果讀者對在Windows中實現類似功能感興趣，歡迎分享相關經驗。
為了實現TCP伺服器，我們需要使用epoll提供的三個關鍵函數。同時，需要准備了解epoll的兩種事件模型：Level Triggered (LT) 和 Edge Triggered (ET)。在設置socket為非阻塞模式時，可以通過以下步驟操作：
c
int flags = fcntl(fd, F_GETFL, 0);
fcntl(fd, F_SETFL, flags | O_NONBLOCK);
在編寫代碼前，請確保引入相應的頭文件。
接著，我們需要簡要了解epoll的工作原理。雖然本文不涉及過深的底層技術，但可以通過示意圖來直觀理解epoll的工作流程。epoll可以被視為操作系統提供的一個事件管理容器，通過將自定義的事件結構體（epoll_event）添加到容器中，用戶可以指定要監聽的事件類型。當容器檢測到特定事件發生時，epoll會通過epoll_wait()函數通知用戶。
對於簡單的epoll實現，我們發現即使未注冊可寫事件，直接向socket中寫入數據也是可行的。這表明在某些情況下，無需在epoll中進行復雜的事件注冊。
為了驗證這一行為，我們參考了相關資料，並對結果進行了總結。另外，我們還提供了一個面向對象封裝的epoll tcpserver 示例代碼，該代碼已上傳至GitHub和碼雲，供讀者進一步研究和使用。
最後，為了簡化文章的閱讀體驗，本文提供了一個簡潔的示例代碼，展示了如何使用epoll和C/C++語言實現一個簡單的TCP伺服器。代碼示例包含基本的網路連接、事件監聽以及數據處理邏輯，為讀者提供了實際操作的參考。
③ Linux網路協議之TCP - 首部
Linux網路通信的核心協議TCP，其報文首部是實現復雜功能的關鍵組成部分。首部中的關鍵元素包括源埠和目標埠，它們通過16位標識通信雙方，總共有2^16個可能的埠號。TCP報文雖然不包含源IP和目標IP，但通過源埠和目標埠可以確定連接的唯一性，這在Wireshark的網路抓包中可見。
序列號是TCP的重要特性，它為每個位元組分配一個序列號，確保數據按序傳輸。例如，一個100KB的HTML文檔被分割後，每個TCP報文段都有其特定的序列號，這有助於在數據包亂序時進行重新排序。確認號則用於確認接收方已接收的數據范圍。
首部長度和可變的選項欄位是TCP頭部的細節部分，其中4位用於首部長度，最大長度可達60位元組。TCP標志位如SYN、ACK、FIN和RST等，分別表示連接的初始化、確認、結束和重置等操作。
窗口大小用於流量控制，由連接雙方共同確定，最大值為65535位元組。檢驗和用於檢測數據包的完整性，緊急指針則用於快速傳輸緊急數據。TCP報文中的可選項部分包含了一些額外的設置，這些是理解TCP工作原理的關鍵點。
理解TCP首部及其各項參數，有助於深入研究網路通信機制和內核技術。如有興趣進一步學習，可以加入Linux內核技術交流群獲取更多資源，如視頻教程和電子書等。