IP详解2 学习笔记－－－mbuf

1，mbuf就是存储要发送数据的memery buf，类似于skb_buf.不过结构比较简单。/* header at beginning of each mbuf: */这个结构用来描述mbuf跟具体的内容无关struct m_hdr { struct mbuf *mh_next; /* next buffer in chain */ struct mbuf *mh_nextpkt; /* next chain in queue/record */ int mh_len; /* amount of data in this mbuf */ caddr_t mh_data; /* location of data */ short mh_type; /* type of data in this mbuf */ short mh_flags; /* flags; see below */};
/* record/packet header in first mbuf of chain; valid if M_PKTHDR set */对mbuf中数据的描述，len和接收接口struct pkthdr { int len; /* total packet length */ struct ifnet *rcvif; /* rcv interface */};
/* description of external storage mapped into mbuf, valid if M_EXT set */struct m_ext { caddr_t ext_buf; /* start of buffer */ void （*ext_free）（）; /* free routine if not the usual */ u_int ext_size; /* size of buffer, for ext_free */};这个就是mbuf的描述，设计的比较巧妙struct mbuf { struct m_hdr m_hdr; union { struct { struct pkthdr MH_pkthdr; /* M_PKTHDR set */ union { struct m_ext MH_ext; /* M_EXT set */ char MH_databuf[MHLEN]; } MH_dat; } MH; char M_databuf[MLEN]; /* ！M_PKTHDR, ！M_EXT */ } M_dat;};
2，mbuf中mhdr.md_flags:
/* mbuf flags */一个mbuf的大小是128字节，猜测是一个cacheline的大小。如果数据比较多，就需要多个mbuf连起来或者用一个叫cluster的东西来存储数据。M_EXT就是这个标志#define M_EXT 0x0001 /* has associated external storage */表明分组的第一个mbuf，在数据区中有pkthdr#define M_PKTHDR 0x0002 /* start of record */表明记录的尾部，TCP是一个字节流，不设置这个标志#define M_EOR 0x0004 /* end of record */
/* mbuf pkthdr flags, also in m_flags */#define M_BCAST 0x0100 /* send/received as link-level broadcast */#define M_MCAST 0x0200 /* send/received as link-level multicast */
/* flags copied when copying m_pkthdr */这个具体干嘛用的不懂。。。#define M_COPYFLAGS （M_PKTHDR|M_EOR|M_BCAST|M_MCAST）
3，mbuf的种类  /* mbuf types */#define MT_FREE 0 /* should be on free list */#define MT_DATA 1 /* dynamic （data） allocation */ 数据就是这个类型#define MT_HEADER 2 /* packet header */#define MT_SOCKET 3 /* socket structure */#define MT_PCB 4 /* protocol control block */#define MT_RTABLE 5 /* routing tables */#define MT_HTABLE 6 /* IMP host tables */#define MT_ATABLE 7 /* address resolution tables */#define MT_SONAME 8 /* socket name */#define MT_SOOPTS 10 /* socket options */#define MT_FTABLE 11 /* fragment reassembly header */#define MT_RIGHTS 12 /* access rights */#define MT_IFADDR 13 /* interface address */#define MT_CONTROL 14 /* extra-data protocol message */#define MT_OOBDATA 15 /* expedited data */
4，mbuf相关函数
4.1mbuf的分配
/* * mbuf allocation/deallocation macros: * * MGET（struct mbuf *m, int how, int type） * allocates an mbuf and initializes it to contain internal data. * * MGETHDR（struct mbuf *m, int how, int type） * allocates an mbuf and initializes it to contain a packet header * and internal data. */#define MGET（m, how, type） { mbtypes[type]把mbuf的type转换成MALLOC需要的type,如M_MBUF,M_SOCKET等 MALLOC（（m）, struct mbuf *, MSIZE, mbtypes[type], （how））; if （m） { （m）->m_type = （type）; MBUFLOCK改变处理器优先级，防止被网络处理器中断，共享资源的保护 MBUFLOCK（mbstat.m_mtypes[type]++;）（m）->m_next = （struct mbuf *）NULL; （m）->m_nextpkt = （struct mbuf *）NULL; #define m_dat M_dat.M_databuf 为pkthdr和m_ext预留了空间（m）->m_data = （m）->m_dat; （m）->m_flags = 0; } else 尝试重新分配，一个主要的问题，分配的内存从哪里来？详见后面（m） = m_retry（（how）, （type））; }  /* * When MGET failes, ask protocols to free space when short of memory, * then re-attempt to allocate an mbuf. */struct mbuf *m_retry（i, t） int i, t;{    register struct mbuf *m; 调用协议的注册函数释放内存 m_reclaim（）; 把m_retrydefine成NULL这样就直接返回NULL了，但这里怎么保证这个MGET中m_retry返回的是NULL，而上一个返回的是这个函数？？？？？？？＃define在预编译期间就做替换了。这个的关键就是MGET是一个宏，而不是函数。#define m_retry（i, t）（struct mbuf *）0 MGET（m, i, t）;#undef m_retry return （m）;}
这个函数循环调用协议的drain函数分配内存
m_reclaim（）{    register struct domain *dp; register struct protosw *pr; 提升处理器的优先级不被网络处理中断 int s = splimp（）;
for （dp = domains; dp; dp = dp->dom_next） for （pr = dp->dom_protosw; pr < dp->dom_protoswNPROTOSW; pr++） if （pr->pr_drain）（*pr->pr_drain）（）; 恢复处理器的优先级 splx（s）; mbstat.m_drain++;}   分配一个分组头部的mbuf，对m_data和m_flags进行初始化#define MGETHDR（m, how, type） { MALLOC（（m）, struct mbuf *, MSIZE, mbtypes[type], （how））; if （m） { （m）->m_type = （type）; MBUFLOCK（mbstat.m_mtypes[type]++;）（m）->m_next = （struct mbuf *）NULL; （m）->m_nextpkt = （struct mbuf *）NULL; （m）->m_data = （m）->m_pktdat; （m）->m_flags = M_PKTHDR; } else （m） = m_retryhdr（（how）, （type））; }  587 /*588 * Routine to copy from device local memory into mbufs.589 */590 struct mbuf *591 m_devget（buf, totlen, off0, ifp, copy）592 char *buf;593 int totlen, off0;594 struct ifnet *ifp;595 void （*copy）（）;这个函数是对MGET和MGETHDR的封装，一般由设备驱动程序调用，分配mbuf空间。1，如果数据长度《84，则在数据（IP数据包）的前面保留16个字节。为输出时添加14字节的MAC包头准备。（一个包含pak_hdr的mbuf最多放100字节的数据）2，如果数据》85 ＆＆数据《100则不额外保留这16字节的数据3，如果数据》100，则分配一个cluster进行数据的存放。可见m_devget根据数据的长度，分配合适的mbuf
4.2mbuf到mbuf中data的转换定义了两个宏
56 * mtod（m,t） - convert mbuf pointer to data pointer of correct type 57 * dtom（x） - convert data pointer within mbuf to mbuf pointer （XXX）
61 #define mtod（m,t）（（t）（（m）->m_data）） MSIZE ＝＝ 128 这个基于mbuf是128字节对齐 62 #define dtom（x）（（struct mbuf *）（（int）（x） & ~（MSIZE-1）））dotm对cluster的数据有问题，不能正常转换到mbuf,所以需要下面的函数  /* * Rearange an mbuf chain so that len bytes are contiguous * and in the data area of an mbuf （so that mtod and dtom * will work for a structure of size len）. Returns the resulting * mbuf chain on success, frees it and returns null on failure. * If there is room, it will add up to max_protohdr-len extra bytes to the * contiguous region in an attempt to avoid being called next time. */
这个函数从mbuf链表中取出len字节的数据放在第一个mbuf中，使dtom能正确运行struct mbuf *m_pullup（n, len） register struct mbuf *n; int len;{ register struct mbuf *m; register int count; int space;
/* * If first mbuf has no cluster, and has room for len bytes * without shifting current data, pullup into it, * otherwise allocate a new mbuf to prepend to the chain. */ if （（n->m_flags & M_EXT） == 0 && n->m_data + len < &n->m_dat[MLEN] && n->m_next） { if （n->m_len >= len） return （n）; m = n; n = n->m_next; len -= m->m_len; } else { if （len > MHLEN） goto bad; MGET（m, M_DONTWAIT, n->m_type）; if （m == 0） goto bad; m->m_len = 0; if （n->m_flags & M_PKTHDR） { M_COPY_PKTHDR（m, n）; n->m_flags &= ~M_PKTHDR; } } space = &m->m_dat[MLEN] - （m->m_data + m->m_len）; do { count = min（min（max（len, max_protohdr）, space）, n->m_len）; bcopy（mtod（n, caddr_t）, mtod（m, caddr_t） + m->m_len, （unsigned）count）; len -= count; m->m_len += count; n->m_len -= count; space -= count; if （n->m_len） n->m_data += count; else n = m_free（n）; } while （len > 0 && n）; if （len > 0） { （void） m_free（m）; goto bad; } m->m_next = n; return （m）;bad: m_freem（n）; MPFail++; return （0）;}有些细节的东西还不明确，还需要进一步整理。TCP/IP详解2 学习笔记2－－－ifnet ifaddr http://www.linuxidc.com/Linux/2014-11/109289.htm本文永久更新链接地址：http://www.linuxidc.com/Linux/2014-11/109290.htm