1.一篇文章搞懂Linux内核网络协议栈-bind 函数
2.Linux内核网络栈源代码情景分析内容简介
3.计算机网络基础 — Linux 内核网络协议栈
4.深入浅出LinuxTCP/IP协议栈内容简介
5.深度解析Linux下VLAN功能的议栈源码实现原理
6.Linux网络协议栈-NAT原理介绍(图文详解)
一篇文章搞懂Linux内核网络协议栈-bind 函数
bind 函数是服务器端用于将本地协议地址赋予套接字的关键步骤。通过调用 bind 函数,分析可以将socket套接字绑定至指定的议栈源码地址。
在 BSD Socket 层中,分析sock_bind 函数负责通过一个共同的议栈源码入口函数 sys_socket 进行地址绑定。其核心功能是分析网站源码php mysql将用户缓冲区的地址结构复制至内核缓冲区,并进一步调用下一层的议栈源码bind函数。
INET Socket 层的分析 inet_bind 函数则实现了本地地址和端口号的绑定。此函数不仅完成了地址绑定,议栈源码还对上层传入的分析地址结构进行了校验,以确保地址可用性。议栈源码为了高效管理端口号,分析inet_bind 函数使用了一个链式哈希表(即 sock_array 数组),议栈源码将各个端口号的分析 sock 结构存储其中。该数组大小受限,议栈源码因此采用链式哈希表结构进行存储。
bind 函数各层的分工明确,主要功能集中于 inet_bind 函数。此函数明确指出,bind 的主要任务是绑定本地地址,而不涉及对方地址。通常,服务器端会调用 bind 函数,从而完成本地地址信息的绑定(包括 IP 地址和端口号),但对端(客户端)的地址信息则由系统自动指定。
总结,bind 函数是网络编程中不可或缺的一部分,尤其对于服务器端而言,它负责将套接字与本地地址进行绑定,是实现正确通信的基础。
Linux内核网络栈源代码情景分析内容简介
《Linux内核网络栈源代码情景分析》这本书对Linux1.2.内核协议栈的全部源代码进行了深入剖析。此版本的源代码集中在一个文件夹中,每种协议对应一个独立文件,便于读者快速理解Linux网络协议的整体结构。
本书内容分为五个部分,涵盖网络栈架构分析、协议头文件解读、BSDsocket层功能实现解析、INETsocket层细节实现解析、网络层功能解析、链路层实现分析、网络设备驱动程序详解以及系统网络栈初始化流程。每个部分深入浅出地讲解了Linux网络栈的各个层面,为读者提供了一个全面而系统的知识框架。
对于Linux网络开发人员和内核爱好者而言,《Linux内核网络栈源代码情景分析》是一本极具价值的参考书籍。它不仅帮助读者深入了解Linux内核的网络功能实现细节,还能为实际开发工作提供宝贵的指导和灵感,是必杀线公式源码构建高性能网络应用的重要知识宝库。
在学习过程中,读者不仅可以掌握Linux网络协议的结构和工作原理,还能通过实际代码分析,理解Linux内核如何实现复杂的网络通信功能。这本书的深入解析有助于开发者构建更高效、更可靠的网络系统,是Linux网络开发领域的必备工具书。
《Linux内核网络栈源代码情景分析》通过详尽的代码解读和深入的架构分析,为读者提供了一条理解Linux网络栈的快速通道。无论是对于深入研究Linux内核网络机制的学术研究者,还是寻求提高实际开发技能的工程师,这本书都是一个不可或缺的资源。
计算机网络基础 — Linux 内核网络协议栈
本文详解 Linux 内核的网络协议栈工作原理,适用于学习参考。基于版本 1.2. 和 2.6.,理解数据报文的封装与分用至关重要。
数据包在传输过程中,首先由应用程序通过 TCP 协议发送,经过内核网络协议栈逐层处理,形成 TCP 报文段,再变为 IP 数据报,最终以帧形式通过以太网传输。接收端则通过从底向上解析帧,逐层去掉协议首部,进行分用,确定接收数据的上层协议。
内核初始化流程从arch/mips/kernel/head.S开始,经过一系列初始化函数,如内存、中断、设备等,最终调用 socket_init() 初始化协议栈,包括设备无关层的dev_init(),确保硬件层与网络协议层的衔接。
在收包流程中,硬件层接收到数据后,中断服务子程序将数据复制到内核空间,通过netif_rx()传递给协议层处理。例如,TCP 数据包通过tcp_rcv()解析并匹配到正确的sock结构体,将数据包存储到用户空间。
发包流程涉及套接字创建和数据包发送,用户空间通过系统调用接口与协议无关层交互,最终数据包通过协议栈传递到硬件层发送出去。
深入浅出LinuxTCP/IP协议栈内容简介
《深入浅出Linux TCP/IP协议栈》是一本实用性书籍,它主要聚焦于Linux 2.6.内核协议栈的源代码分析。作者基于其在操作系统领域的研究和网络协议开发经验,以及详细的php 云系统源码笔记,撰写了这本书,目标是帮助读者快速理解Linux内核协议栈的工作原理,为后续的协议栈移植和扩展提供坚实的基础。
该书首先从内核源码的整体框架和协议栈的初始化过程开始讲解,然后通过详尽的配置和用户使用协议栈的实例,采取易于理解、从上至下的方法,逐步剖析协议栈的代码,并配以注释,使得复杂的技术内容更为直观。此外,书中的内容还包括了通信领域中常见的VLAN技术和LACP协议的介绍,以拓宽读者的知识面。
总的来说,《深入浅出Linux TCP/IP协议栈》是Linux网络开发人员以及对Linux内核感兴趣的读者的理想读物,无论是对协议栈的深入理解,还是希望提升实际操作技能,都能在阅读中受益匪浅。通过这本书,读者不仅能掌握理论知识,还能在实践中应用所学,提升技能水平。
深度解析Linux下VLAN功能的实现原理
在Linux网络栈中,VLAN功能的实现是作为下两层网络功能的附加,它涉及到硬件设备的驱动和内核的代码框架。首先,Linux通过struct net_device结构体来创建虚拟网络设备,即使不是物理硬件,也能被网络层识别。驱动框架提供通用的设备操作,如设备锁定和设备相关的发送/接收函数,如dev_open、hard_start_xmit等。
VLAN的代码实现主要在~/net/core和~/driver/net中,网络层代码清晰,发送和接收流程涉及NF_函数和dev_queue_xmit等。驱动框架中的关键代码集中在dev.c,设备驱动的5个核心函数(如dev_open、hard_start_xmit等)决定了设备功能的可靠性。发送流程中,Linux使用发送队列进行数据处理,设备驱动在hard_start_xmit中将数据发送到硬件,而接收流程则通过中断机制触发,驱动程序在interrupt函数中处理接收到的数据。
在Linux中,VLAN是通过ioctl操作实现的,通过vconfig命令创建VLAN设备,并依赖于一个宿主设备。qt网盘源码VLAN设备的发送和接收流程涉及设备驱动的发送函数(如vlan_dev_hard_start_xmit)和上层协议栈的处理,数据包在发送时会被打上vlan_tag,接收时则根据vlan_id进行解封装。
Linux下的VLAN应用广泛,最初用于交换机的端口划分,而在Linux环境中,VLAN设备建立在物理trunk口上,数据包会携带vlan_head以识别所属VLAN。总的来说,Linux的VLAN实现是一种虚拟化技术,虽然可能较为复杂,但提供了灵活的网络隔离和管理。
Linux网络协议栈-NAT原理介绍(图文详解)
掌握网络协议栈对于编程至关重要,但理解NAT原理是其中关键一步。NAT,即网络地址转换,解决了IPv4下IP地址资源有限的问题。私有IP地址,如..0.1,用于局域网内部,而公有IP地址则全球唯一,用于与互联网通信。NAT机制允许私有IP通过网关转换为公有IP,实现内部网络与外部网络的连接。
NAT工作原理涉及地址转换、连接跟踪和端口转换。当私有网络的主机与公网通信时,NAT将源IP或目的IP进行转换,确保数据包能够准确送达。例如,当一个私有IP访问互联网时,NAT会将请求包的源地址转换为公网地址,而响应包则将目的地址转换回私有IP,保持通信的透明性。
NAT有静态、动态和NAPT(网络地址端口转换)三种类型,其中NAPT常用于小型网络,隐藏内部网络的IP地址,并分配不同的端口以处理多个连接。通过NAPT,一个外部IP地址可以同时连接多个内部设备,实现负载均衡和高可靠性服务。
使用NAT技术,数据包伪装保护了内网安全,端口转发允许内网服务对外提供服务,而透明代理则通过代理服务器管理和过滤网络流量。了解这些原理有助于我们更好地设计和管理网络架构,确保网络通信的hd tune pro 源码高效和安全。
linux源码解读(三十二):dpdk原理概述(一)
Linux源码解析(三十二):深入理解DPDK原理(一)
几十年来,随着技术的发展,传统操作系统和网络架构在处理某些业务需求时已显得力不从心。为降低修改底层操作系统的高昂成本,人们开始在应用层寻求解决方案,如协程和QUIC等。然而,一个主要问题在于基于内核的网络数据IO,其繁琐的处理流程引发了效率低下和性能损耗。
传统网络开发中,数据收发依赖于内核的receive和send函数,经过一系列步骤:网卡接收数据、硬件中断通知、数据复制到内存、内核线程处理、协议栈层层剥开,最终传递给应用层。这种长链式处理方式带来了一系列问题,如上下文切换和协议栈开销。
为打破这种限制,Linux引入了UIO(用户空间接口设备)机制,允许用户空间直接控制网卡,跳过内核协议栈,从而大大简化了数据处理流程。UIO设备提供文件接口,通过mmap映射内存,允许用户直接操作设备数据,实现绕过内核控制网络I/O的设想。
DPDK(Data Plane Development Kit)正是利用了UIO的优点,如Huge Page大页技术减少TLB miss,内存池优化内存管理,Ring无锁环设计提高并发性能,以及PMD poll-mode驱动避免中断带来的开销。它采用轮询而非中断处理模式,实现零拷贝、低系统调用、减少上下文切换等优势。
DPDK还注重内存分配和CPU亲和性,通过NUMA内存优化减少跨节点访问,提高性能,并利用CPU亲和性避免缓存失效,提升执行效率。学习DPDK,可以深入理解高性能网络编程和虚拟化领域的技术,更多资源可通过相关学习群获取。
深入了解DPDK原理,可以从一系列资源开始,如腾讯云博客、CSDN博客、B站视频和LWN文章,以及Chowdera的DPDK示例和腾讯云的DPDK内存池讲解。
源:cnblogs.com/thesevenths...
Linux网络编程中网络传输KCP协议原理解析
在Linux网络编程的世界里,KCP协议犹如一把锐利的匕首,专为追求游戏实时性的开发者精心打造。它放弃了TCP的繁琐友好,以换取更高的数据传输效率,基础架构源于UDP的轻盈。KCP的核心理念是“自私”,它聚焦于每一包数据的传输,而非全局网络状况的考量,这在它的头部字段中可见一斑:连接号、命令字、分片信息、接收窗口大小、时间戳、序列号和确认号等,每一项都精心设计,为高效传输保驾护航。
KCP的通信流程犹如精密的机器,数据接收与发送的过程井然有序。接收时,数据会被有序地存入rcv_buf,而发送则会对数据进行智能分片,同时运用流量控制和拥塞控制策略,底层操作则依赖于recvfrom()和sendto()这两个功能强大的函数。
对于初学者,我们推荐从C/C++实现TCP/IP协议栈、腾讯面试题和服务器架构师学习资料等资源开始,逐步掌握KCP的实践应用。理解KCP的关键在于数据接收的管理、发送的策略,以及如何巧妙地运用底层网络函数。
KCP的确认机制独特而灵活,snd_buf中存储着待发送和未确认的数据包,它结合了una(类似TCP的ack)和单独ack,优先检测una,确保数据的准确传递。其重传策略设计巧妙,如自定义超时时间、快速重传和延迟ack,以及非退让流控,这一切都为了在效率与可靠性之间找到最佳平衡。
KCP的实现原理深藏奥秘,作为应用层协议,它通过接收窗口管理实现选择性重传,巧妙地处理网络拥塞。源码分析深入浅出,从初始化KCP对象到数据包的发送逻辑,每个细节都体现着稳定通信的匠心独运。
ikcp_send函数是发送逻辑的主角,它根据数据包的分片计数创建segment,并通过双向链表操作实现发送。在数据分片发送过程中,它会先发送ACK,再根据窗口探测和探测时间进行数据传输,确保每个环节都精确无误。
队列与缓冲管理是KCP高效运行的关键,特别是nodelay模式下的快速响应。ikcp_flush和ikcp_input函数分别负责更新时间戳和处理接收数据,从ACK到数据包的解析,每一处都体现着KCP的高效性和准确性。
KCP之所以能在丢包网络环境中大放异彩,得益于其无系统调用接口、无需繁琐的连接建立与断开,以及灵活的参数配置。然而,这背后的学习成本和部分运营商对UDP的限制也不容忽视。
总结来说,KCP是TCP的精简版,它在实时传输和重传效率上进行了深度优化,尤其适用于对延迟敏感的游戏应用,如《英雄联盟》。尽管有其局限性,但其在特定场景下的表现无疑是令人称赞的。
linux Netfilter在网络层的实现详细分析(iptables)
Linux netfilter在网络层的实现细节分析主要基于Linux内核版本4..0-。
我绘制了一张Linux内核协议栈网络层netfilter(iptables)的全景图,其中包含了许多内容,以下将详细讲解。
INGRESS入口钩子是在Linux内核4.2中引入的。与其他netfilter钩子不同,入口钩子附加到特定的网络接口。可以使用带有ingress钩子的nftables来实施非常早期的过滤策略,甚至在prerouting之前生效。请注意,在这个非常早期的阶段,碎片化的数据报尚未重新组装,例如匹配ip saddr和daddr适用于所有ip数据包,但匹配传输层的头部(如udp dport)仅适用于未分段的数据包或第一个片段,因此入口钩子提供了一种替代tc入口过滤的方法,但仍需tc进行流量整形。
Netfilter/iptables由table、chain和规则组成。
iptables的链(chain)
netfilter在网络层安装了5个钩子,对应5个链,还可以通过编写内核模块来扩展这些链的功能。
⑴五个链(chain)及对应钩子
以下是网络层五条链的位置图:
①网络数据包的三种流转路径
②源码中网络层的5个hook的定义
include\uapi\linux etfilter_ipv4.h
在include\uapi\linux etfilter.h中有对应的hook点定义:
注:在4.2及以上版本内核中又增加了一个hook点NF_NETDEV_INGRESS:
为NFPROTO_INET系列添加了NF_INET_INGRESS伪钩子。这是将这个新钩子映射到现有的NFPROTO_NETDEV和NF_NETDEV_INGRESS钩子。该钩子不保证数据包仅是inet,用户必须明确过滤掉非ip流量。这种基础结构使得在nf_tables中支持这个新钩子变得更容易。
iptables的表
⑴五张表(table)
以下是五张表分布在对应链上的图:
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⑵源码中IP层的表的定义
netfilter中的表的定义
include\linux etfilter\x_tables.h
网络层各hook点的优先级
数值越低优先级越高:
include\uapi\linux etfilter_ipv4.h
下面我们看下netfilter/iptables的这几张表在内核源码中的定义。
①raw表
源码里RAW_VALID_HOOKS宏可以看出raw表只有NF_INET_PRE_ROUTING、NF_INET_LOCAL_OUT链有效。
②mangle表
源码中valid_hooks参数可以看出mangle表对NF_INET_PRE_ROUTING、NF_INET_LOCAL_IN、NF_INET_FORWARD、NF_INET_LOCAL_OUT、NF_INET_POST_ROUTING五条链都有效。
③nat表
valid_hooks变量可以看出nat表只有NF_INET_PRE_ROUTING、NF_INET_POST_ROUTING、NF_INET_LOCAL_OUT、NF_INET_LOCAL_IN四条链有效。
④filter表
源码中valid_hooks参数可以看出filter表对NF_INET_LOCAL_IN、NF_INET_FORWARD、NF_INET_LOCAL_OUT三条链有效。
网络层的五张表在内核中对应了五个内核模块:
3、Netfilter在网络层安装的5个hook点
下面我们看下网络层的各个hook点安装的位置:
⑴、NF_INET_PRE_ROUTING
它是所有传入数据包到达的第一个hook点,它是在路由子系统中执行查找之前。这个钩子在IPv4的ip_rcv()方法中,在IPv6的ipv6_rcv()方法中。
①net\ipv4\ip_input.c
②net\ipv4\xfrm4_input.c
⑵、NF_INET_LOCAL_IN
这个钩子在IPv4的ip_local_deliver()方法中,在IPv6的ip6_input()方法中。所有路由到本地主机的数据包都会到达此hook点,它是在首先通过NF_INET_PRE_ROUTING hook点并在路由子系统中执行查找之后进到这里。
net\ipv4\ip_input.c
⑶、NF_INET_FORWARD
①net\ipv4\ip_forward.c
②net\ipv4\ipmr.c
⑷、NF_INET_LOCAL_OUT
①net\ipv4\ip_output.c
②net\ipv4\raw.c
⑸、NF_INET_POST_ROUTING
net\ipv4\ip_output.c
以上我们看到xfrm中也有安装相关hook点,这里引用官方资料介绍下什么是xfrm:
xfrm是IP层的一个框架,用于封装实现IPSec协议。
简单来说,xfrm就是IP层的一个框架,用于封装实现IPSec协议。
到此,我们基于源码分析介绍完了Netfilter在网络层的实现。
深度解析Linux内核协议栈探索网络通信的奥秘linux内核协议栈
近年来,随着互联网的普及和信息技术的不断发展,网络通信的重要性日益凸显。而在网络通信中,协议栈是至关重要的环节。Linux内核协议栈作为Linux操作系统的核心组成部分之一,是实现网络通信的关键组件。本文将详细介绍Linux内核协议栈的结构和工作原理,探索网络通信的奥秘。
一、Linux内核协议栈的结构
Linux内核协议栈主要由五个层次组成,分别是应用层、传输层、网络层、数据链路层和物理层。
(1)应用层
应用层是网络通信的最上层。在Linux内核中,应用层由一系列协议组成,例如HTTP协议、FTP协议、SMTP协议等。这些协议负责处理应用程序与网络的交互过程,将应用程序发送的数据转化为可传输的网络数据包。
(2)传输层
传输层是应用层下的一个子层。在Linux内核中,传输层主要由TCP协议和UDP协议组成。它们负责将应用程序转化的数据传输到网络层。
(3)网络层
网络层是传输层下的一个子层。在Linux内核中,网络层由IP协议、ICMP协议和IGMP协议组成。网络层负责将传输层传输的数据包进行路由和寻址,保证数据包传输到达目的地址。
(4)数据链路层
数据链路层是网络层下的一个子层。在Linux内核中,数据链路层由以太网协议、ARP协议和RARP协议组成。数据链路层负责将网络层传输的数据包进行分段和组装,以及实现局域网内计算机之间的通信。
(5)物理层
物理层是整个协议栈中最底层的一层。物理层负责将数字信号转化为模拟信号,通过物理媒介(例如光缆或者电缆)进行传输。
二、Linux内核协议栈的工作原理
Linux内核协议栈中各个层次之间的数据传输是通过TCP/IP协议进行的。当应用程序需要发送数据时,会将数据打包成数据包,然后通过传输层的TCP或UDP协议进行传输。传输层将数据包进行封装并加入TCP或UDP头部信息后,将数据包传输到网络层。在网络层,数据包的IP地址和端口号信息被加入IP头部,同时添加了用于检验数据完整性的校验和。然后,数据包被传输到数据链路层进行分段和组装,最终通过物理层传输到接收方计算机。
需要注意的是,Linux内核协议栈中的每个层次都需要进行协议处理和数据加工,这个过程需要消耗大量的系统资源。因此,在进行网络通信时,需要科学地配置协议栈,保证数据的快速传输。
三、深入学习Linux内核协议栈的方法
如果想要深入学习Linux内核协议栈,你需要掌握以下知识点:
(1)Linux内核协议栈的结构和工作原理;
(2)TCP/IP协议的基本原理和应用场景;
(3)Linux操作系统的基本知识和网络编程技能。
此外,还可以通过阅读相关的书籍和博客,以及参与开源社区中的Linux内核开发实践来深入学习。
参考文献:
1. Linux内核源代码解析.卷2:进程,内存和文件系统;
2. TCP/IP详解。
文章讲了怎样深入学习Linux内核协议栈,以及Linux内核协议栈的结构和工作原理,探索网络通信的奥秘。
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