Linux 网络初始化流程

Linux 网络初始化流程

1.       系统初始化

（1）       X86 PC初始化过程

1）  CPU自身初始化

2）  BIOS加电自检POST

完成系统硬件的检测，包括内存检测、系统总线检测等

3）  BIOS加载内核主引导程序

MBR中的主引导程序包括446字节的程序代码和64字节的分区表，最后两个字节为0xAA55

4）  内核主引导程序加载次引导程序

次引导程序负责加载Linux内核映像，并将控制权交给内核

5）  启动内核

1>.Start()汇编例程：进行一些基本的硬件设置

2>Startup_32()汇编例程，设置一个基本的运行环境（堆栈等），并清除BSS，解压内核

3>第二个Startup_32()对页表进行初始化，启用内存分页功能，并为任何可选的浮点单元（FPU）检测CPU的类型，将其存储起来供以后使用

4>init/main.c中的start_kernel函数

内核的初始化过程

（2）       内核初始化

内核初始化由start_kernel开始，至第一个用户进程init结束

1）  start_kernel()

page_address_init（）初始化页地址，使用链表将其链接起来

sched_init（）初始化进程调度器

init_timers（）初始化定时器

softirq_init（）初始化tasklet_softirq和hi_softirq

time_init()初始化系统时钟

rest_init()

2）  rest_init()

启动内核线程kernel_init和kthreadd,运行kthread_create_list全局链表中的kthread

3）  kernel_init

调用do_basic_setup函数初始化设备，完成外设及其驱动程序（直接编译进内核的模块）加载和初始化

static void __init do_basic_setup(void)

{

       cpuset_init_smp();

       usermodehelper_init();

       init_tmpfs();

       driver_init();

       init_irq_proc();

       do_ctors();

       do_initcalls();

}

4）  init_post

运行第一个用户空间进程init

       run_init_process("/sbin/init");

       run_init_process("/etc/init");

       run_init_process("/bin/init");

       run_init_process("/bin/sh");

2.       网络协议栈初始化

位于__initcall_start和__initcall_end之间的区域组成了.initcall.init节，其中保存了由xxx_initcall形式的宏标记的函数地址，do_initcall函数可以取得函数地址并执行其指向的函数。

（1）       core_initcall:sock_init

分配一些内存空间，以及创建了一个sock_fs_type的文件系统。

（创建一个套接字缓冲区，最常用的操作是alloc_skb，它在skbuff_head_cache中创建一个struct sk_buff,如果要在skbuff_fclone_cache中创建，可以调用__alloc_skb，通过特定参数进行。）

文件系统:首先是调用register_filesystem(&sock_fs_type);把文件系统类型注册到file_system链表上，然后调用kern_mount(&sock_fs_type);把该文件系统注册到super_blocks上。

（2）       fs_initcall:inet_init

 

（3）       subsys_initcall:net_dev_init

网络子系统的初始化，这一层主要提供一些设备无关的处理流程，也提供一些公用的函数给底层的Device Driver调用。为网络协议提供统一的发送、接收接口。

1）  创建在/proc文件系统下的入口

2）  流量管理初始化

为每个CPU建立网络数据包的接收/发送队列；向系统注册接收网络数据包的上层协议栈的接收处理函数，这些协议处理函数在向量表ptype_base中进行管理；向系统注册网络子系统中接收/发送数据包的两个软件中断处理函数（NET_TX_SOFTIRQ，NET_RX_SOFTIRQ）

3）  设备与事件初始化

遍历网络设备实例列表，将初始化失败的设备从设备链表中移走；

向CPU热插拔的事件通知链注册网络子系统的回调函数，一旦CPU热插拔事件发生，该回调函数dev_cpu_callback处理CPU事件

4）  初始化路由与其他初始化过程

独立于协议栈的目的路由Cache（DST），由dst_init函数初始化

注册网络子系统

（4）       device_initcall:设备驱动初始化

3.       send 系统调用

内核代码：sys_sendto(fd,buff,len,flags,NULL,0);

应用层待发送的数据放在自己申请的Buff中，而在INET Socket层使用msghdr{}结构组织数据，而在INET Socket层以下都使用sk_buff{}结构组织数据。

struct msghdr {

       void *     msg_name;     /* Socket name                    */

       int           msg_namelen; /* Length of name         */

       struct iovec *  msg_iov; /* Data blocks               */

       __kernel_size_t      msg_iovlen;    /* Number of blocks             */

       void       *     msg_control;  /* Per protocol magic (eg BSD file descriptor passing) */

       __kernel_size_t      msg_controllen;     /* Length of cmsg list */

       unsigned  msg_flags;

};

4.      

5.