Linux 网络收包流程

153 2024-07-20

数据数据包网卡内核 Linux

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文章来源：

咸鱼运维杂谈

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Linux网络接收数据包过程简介

Linux网络接收数据包过程概述

咸鱼介绍了计算机网络技术的基本概念，以及Linux系统中网络接收数据包的详细过程。计算机网络允许多台计算机通过通信设备和传输介质连接，实现相互通信和资源共享。信息在计算机之间通过数据包进行传输和交换。

网络协议栈和网络子系统

Linux网络协议栈分为五层，包括应用层、传输层、网络层、链路层和物理层。应用层提供socket接口，传输层和网络层由内核网络协议栈实现，链路层和物理层分别由网卡驱动和硬件网卡实现。网络子系统由多个模块和驱动组成，管理系统网络功能。

收包流程

数据包首先到达网卡（NIC），网卡检查MAC地址和数据帧的校验字段FCS。网卡将数据包内容存储在硬件缓冲区，然后通过DMA传输到系统内存中的环形缓冲区。网卡接收数据后会触发硬中断通知CPU。

CPU收到中断后会调用网卡驱动的硬中断处理函数，并为数据包分配skb_buff。硬中断处理完毕后，网卡驱动会启用软中断，而内核的软中断进程ksoftirqd会处理软中断请求，并调用net_rx_action函数从rx_ring中取出数据帧，将其转换为skb格式。

数据包随后进入netif_receive_skb处理流程，根据注册的网络层数据帧类型调用第三层协议的接收函数，如ip_rcv或arp_rcv。在网络层，IP协议的入口函数ip_rcv会对数据包进行检查并调用netfilter的NF_INET_PRE_ROUTING钩子进行处理。之后，数据包要么交由本机上层应用处理，要么通过ip_forward函数转发。

在传输层，以TCP为例，tcp_v4_rcv函数检查数据包的TCP头部信息，并查找对应的socket。找到后，TCP确认socket状态并将数据包传输到用户空间的socket接收缓冲区。应用层程序最终通过recvfrom函数或epoll/select监听来读取数据。