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网络驱动移植之sk_buff结构体及其相关操作函数（下）

来源：互联网 发布：电脑上画画的软件 编辑：程序博客网 时间：2024/05/22 18:56
  2、结构体相关操作函数

    （1）、dev_alloc_skb

    实际上，函数dev_alloc_skb最终是调用__alloc_skb函数来分配数据缓冲区和sk_buff结构体的，如下图：

 

    从dev_alloc_skb到__alloc_skb所涉及的源代码如下： 

[cpp] view plaincopyprint?
  1. /* linux-2.6.38.8/net/core/skbuff.c */  
  2. struct sk_buff *dev_alloc_skb(unsigned int length)  
  3. {  
  4.     /* 
  5.      * There is more code here than it seems: 
  6.      * __dev_alloc_skb is an inline 
  7.      */  
  8.     return __dev_alloc_skb(length, GFP_ATOMIC);  
  9. }  
  10.   
  11. /* linux-2.6.38.8/include/linux/skbuff.h */  
  12. static inline struct sk_buff *__dev_alloc_skb(unsigned int length,  
  13.                           gfp_t gfp_mask)  
  14. {  
  15.     struct sk_buff *skb = alloc_skb(length + NET_SKB_PAD, gfp_mask);  
  16.     if (likely(skb))  
  17.         skb_reserve(skb, NET_SKB_PAD);  
  18.     return skb;  
  19. }  
  20.   
  21. /* linux-2.6.38.8/include/linux/skbuff.h */  
  22. static inline struct sk_buff *alloc_skb(unsigned int size,  
  23.                     gfp_t priority)  
  24. {  
  25.     return __alloc_skb(size, priority, 0, NUMA_NO_NODE);  
  26. }  

    其中，NET_SKB_PAD的值在ARM体系架构上为32。

    接下来，在__alloc_skb函数中，首先通过kmem_cache_alloc_node函数（在未配置CONFIG_NUMA和CONFIG_SLOB的情况下，它的实现就是直接调用kmem_cache_alloc函数）从skbuff_head_cache高速缓存中申请一个sk_buff结构体对象。创建skbuff_head_cache高速缓存的源代码如下： 

[cpp] view plaincopyprint?
  1. /* linux-2.6.38.8/net/socket.c */  
  2. static int __init sock_init(void)  
  3. {  
  4.     ...  
  5.   
  6.     /* Initialize skbuff SLAB cache */  
  7.     skb_init();  
  8.   
  9.     ...  
  10. }  
  11. core_initcall(sock_init);   /* early initcall */  
  12.   
  13. /* linux-2.6.38.8/net/core/skbuff.c */  
  14. void __init skb_init(void)  
  15. {  
  16.     skbuff_head_cache = kmem_cache_create("skbuff_head_cache",  
  17.                           sizeof(struct sk_buff),  
  18.                           0,  
  19.                           SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_PANIC,  
  20.                           NULL);  
  21.     skbuff_fclone_cache = kmem_cache_create("skbuff_fclone_cache",  
  22.                         (2*sizeof(struct sk_buff)) +  
  23.                         sizeof(atomic_t),  
  24.                         0,  
  25.                         SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_PANIC,  
  26.                         NULL);  
  27. }  

    申请sk_buff结构体对象的代码如下： 

[cpp] view plaincopyprint?
  1. /* linux-2.6.38.8/net/core/skbuff.c */  
  2.     skb = kmem_cache_alloc_node(cache, gfp_mask & ~__GFP_DMA, node);  
  3.     if (!skb)  
  4.         goto out;  
  5.     prefetchw(skb);  

    对于S3C2410，prefetchw函数的实现是使用GCC的内置函数__builtin_prefetch，定义如下： 

[cpp] view plaincopyprint?
  1. /* linux-2.6.38.8/include/linux/prefetch.h */  
  2. #ifndef ARCH_HAS_PREFETCHW   
  3. #define prefetchw(x) __builtin_prefetch(x,1)  
  4. #endif  

    __builtin_prefetch的函数原型为void __builtin_prefetch (const void *addr, ...)，常用于最小化数据的存取时间。参数addr的值为将要预取的内存地址，另外，它还有两个可选的参数rw 和 locality，rw的值只能为常量0或者1，1用于写的预取，默认值0用于读的预取。关于它的详细使用说明请参考网址http://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc-4.6.2/gcc/Other-Builtins.html#Other-Builtins。

    对于ARMv5，prefetchw函数使用另一种实现，而S3C2410是无法支持的。另外，对于S3C2410，__LINUX_ARM_ARCH__的值为4，在linux-2.6.38.8/arch/arm/Makefile文件中被声明。

    __alloc_skb函数的另一个重要功能就是分配数据缓冲区，包括skb_shared_info结构体。先使用SKB_DATA_ALIGN宏以SMP_CACHE_BYTES（对于ARM体系架构，它的值为32）位对齐数据缓冲区（这里不包括skb_shared_info结构体）的大小，然后调用kmalloc_node_track_caller函数分配内存，代码如下： 

[cpp] view plaincopyprint?
  1. /* linux-2.6.38.8/net/core/skbuff.c */  
  2.     size = SKB_DATA_ALIGN(size);  
  3.     data = kmalloc_node_track_caller(size + sizeof(struct skb_shared_info),  
  4.             gfp_mask, node);  
  5.     if (!data)  
  6.         goto nodata;  
  7.     prefetchw(data + size);  

    其中两个主要函数的实现如下： 

[cpp] view plaincopyprint?
  1. /* linux-2.6.38.8/include/linux/skbuff.h */  
  2. #define SKB_DATA_ALIGN(X)   (((X) + (SMP_CACHE_BYTES - 1)) & \  
  3.                  ~(SMP_CACHE_BYTES - 1))  
  4.   
  5. /* linux-2.6.38.8/include/linux/slab.h */  
  6. #define kmalloc_node_track_caller(size, flags, node) \  
  7.     kmalloc_track_caller(size, flags)  
  8.   
  9. #define kmalloc_track_caller(size, flags) \  
  10.     __kmalloc(size, flags)  
  11.   
  12. /* linux-2.6.38.8/mm/slab.c */  
  13. void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)  
  14. {  
  15.     return __do_kmalloc(size, flags, NULL);  
  16. }  

    最后，__alloc_skb函数会完成对sk_buff和skb_shared_info两个结构体变量部分成员的初始化。 

[cpp] view plaincopyprint?
  1. /* linux-2.6.38.8/net/core/skbuff.c */  
  2.     memset(skb, 0, offsetof(struct sk_buff, tail));  
  3.     skb->truesize = size + sizeof(struct sk_buff);  
  4.     atomic_set(&skb->users, 1);  
  5.     skb->head = data;  
  6.     skb->data = data;  
  7.     skb_reset_tail_pointer(skb);  
  8.     skb->end = skb->tail + size;  
  9. #ifdef NET_SKBUFF_DATA_USES_OFFSET  
  10.     skb->mac_header = ~0U;  
  11. #endif  

    其中，当NET_SKBUFF_DATA_USES_OFFSET未定义时，skb_reset_tail_pointer函数的定义如下： 

[cpp] view plaincopyprint?
  1. /* linux-2.6.38.8/include/linux/skbuff.h */  
  2. static inline void skb_reset_tail_pointer(struct sk_buff *skb)  
  3. {  
  4.     skb->tail = skb->data;  
  5. }  

 

[cpp] view plaincopyprint?
  1. /* linux-2.6.38.8/net/core/skbuff.c */  
  2.     shinfo = skb_shinfo(skb);  
  3.     memset(shinfo, 0, offsetof(struct skb_shared_info, dataref));  
  4.     atomic_set(&shinfo->dataref, 1);  
  5.     kmemcheck_annotate_variable(shinfo->destructor_arg);  

    其中，skb_shinfo函数的定义如下： 

[cpp] view plaincopyprint?
  1. /* linux-2.6.38.8/include/linux/skbuff.h */  
  2.     #define skb_shinfo(SKB) ((struct skb_shared_info *)(skb_end_pointer(SKB)))  

    当NET_SKBUFF_DATA_USES_OFFSET未定义时，skb_end_pointer函数的定义如下： 

[cpp] view plaincopyprint?
  1. /* linux-2.6.38.8/include/linux/skbuff.h */  
  2. static inline unsigned char *skb_end_pointer(const struct sk_buff *skb)  
  3. {  
  4.     return skb->end;  
  5. }  

     __alloc_skb函数完成的工作大致如下图（图片来自《Understanding Linux Network Internals》）：

 

    另外，当NET_SKBUFF_DATA_USES_OFFSET未定义时，sk_buff_data_t的声明如下： 

[cpp] view plaincopyprint?
  1. /* linux-2.6.38.8/include/linux/skbuff.h */  
  2. typedef unsigned char *sk_buff_data_t;  

    （2）、skb_reserve

    skb_reserve函数用于在缓冲区的头部预留一些空间，其定义如下： 

[cpp] view plaincopyprint?
  1. /* linux-2.6.38.8/include/linux/skbuff.h */  
  2. static inline void skb_reserve(struct sk_buff *skb, int len)  
  3. {  
  4.     skb->data += len;  
  5.     skb->tail += len;  
  6. }  

    skb_reserve函数只是简单地更新data和tail两个指针而已，如下图（图片来自《Understanding LinuxNetwork Internals》）：

 

    （3）、skb_put

    skb_put函数会把一个数据块添加到缓冲区的尾端。 

[cpp] view plaincopyprint?
  1. /* linux-2.6.38.8/net/core/skbuff.c */  
  2. unsigned char *skb_put(struct sk_buff *skb, unsigned int len)  
  3. {  
  4.     unsigned char *tmp = skb_tail_pointer(skb);  
  5.     SKB_LINEAR_ASSERT(skb);  
  6.     skb->tail += len;  
  7.     skb->len  += len;  
  8.     if (unlikely(skb->tail > skb->end))  
  9.         skb_over_panic(skb, len, __builtin_return_address(0));  
  10.     return tmp;  
  11. }  

    其中，skb_tail_pointer函数在NET_SKBUFF_DATA_USES_OFFSET未定义时，其定义如下： 

[cpp] view plaincopyprint?
  1. /* linux-2.6.38.8/include/linux/skbuff.h */  
  2. static inline unsigned char *skb_tail_pointer(const struct sk_buff *skb)  
  3. {  
  4.     return skb->tail;  
  5. }  

    对于ARM体系结构，在CONFIG_BUG和CONFIG_DEBUG_BUGVERBOSE都配置的情况下，SKB_LINEAR_ASSERT的定义如下： 

[cpp] view plaincopyprint?
  1. /* linux-2.6.38.8/include/linux/skbuff.h */  
  2. #define SKB_LINEAR_ASSERT(skb)  BUG_ON(skb_is_nonlinear(skb))  
  3.   
  4. /* linux-2.6.38.8/include/asm-generic/bug.h */  
  5. #ifndef HAVE_ARCH_BUG_ON   
  6. #define BUG_ON(condition) do { if (unlikely(condition)) BUG(); } while(0)  
  7. #endif   
  8.   
  9. /* linux-2.6.38.8/arch/arm/include/asm/bug.h */  
  10. extern void __bug(const char *file, int line) __attribute__((noreturn));  
  11.   
  12. #define BUG()       __bug(__FILE__, __LINE__) /* give file/line information */  
  13.   
  14. /* linux-2.6.38.8/arch/arm/kernel/traps.c */  
  15. void __attribute__((noreturn)) __bug(const char *file, int line)  
  16. {  
  17.     printk(KERN_CRIT"kernel BUG at %s:%d!\n", file, line);  
  18.     *(int *)0 = 0;  
  19.   
  20.     /* Avoid "noreturn function does return" */  
  21.     for (;;);  
  22. }  

    当函数skb_is_nonlinear返回非零值（也就是skb->data_len的值不为0）时，SKB_LINEAR_ASSERT将产生一个oops消息。skb_is_nonlinear的定义如下： 

[cpp] view plaincopyprint?
  1. /* linux-2.6.38.8/include/linux/skbuff.h */  
  2. static inline int skb_is_nonlinear(const struct sk_buff *skb)  
  3. {  
  4.     return skb->data_len;  
  5. }  

    skb_put函数其实也没有真的把数据添加到缓冲区中，而只是简单地更新了skb->tail和skb->len的值，如下图（图片来自《Understanding Linux Network Internals》）：

 

    （4）、skb_push

    skb_push函数会把一个数据块添加到缓冲区的开端。 

[cpp] view plaincopyprint?
  1. /* linux-2.6.38.8/net/core/skbuff.c */  
  2. unsigned char *skb_push(struct sk_buff *skb, unsigned int len)  
  3. {  
  4.     skb->data -= len;  
  5.     skb->len  += len;  
  6.     if (unlikely(skb->data<skb->head))  
  7.         skb_under_panic(skb, len, __builtin_return_address(0));  
  8.     return skb->data;  
  9. }  

    skb_push函数其实也没有真的把数据添加到缓冲区中，而只是简单地更新了skb->data和skb->len的值，如下图（图片来自《Understanding Linux Network Internals》）：

 

    （5）、skb_pull

    skb_pull函数会把一个数据块从缓冲区中的顶端删除。 

[cpp] view plaincopyprint?
  1. /* linux-2.6.38.8/net/core/skbuff.c */  
  2. unsigned char *skb_pull(struct sk_buff *skb, unsigned int len)  
  3. {  
  4.     return skb_pull_inline(skb, len);  
  5. }  
  6.   
  7. /* linux-2.6.38.8/include/linux/skbuff.h */  
  8. static inline unsigned char *skb_pull_inline(struct sk_buff *skb, unsigned int len)  
  9. {  
  10.     return unlikely(len > skb->len) ? NULL : __skb_pull(skb, len);  
  11. }  
  12.   
  13. static inline unsigned char *__skb_pull(struct sk_buff *skb, unsigned int len)  
  14. {  
  15.     skb->len -= len;  
  16.     BUG_ON(skb->len < skb->data_len);  
  17.     return skb->data += len;  
  18. }  

    skb_pull函数其实也没有真的把数据从缓冲区中删除，而只是简单地更新了skb->data和skb->len的值，如下图（图片来自《Understanding Linux Network Internals》）：

 

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