skb釋放和分配流程分析教學提綱

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。skb釋放和分配流程分析本文檔的Copyleft歸wwwlkk所有，使用GPL發(fā)布，可以自由拷貝、轉(zhuǎn)載，轉(zhuǎn)載時請保持文檔的完整性，嚴禁用于任何商業(yè)用途。E-mail:HYPERLINKmailto:來源:/?business&aid=6&un=wwwlkk#7Skb分配和釋放流程Skb的分配釋放流程涉及到的主要內(nèi)容有：網(wǎng)卡環(huán)的實現(xiàn)，skb在協(xié)議棧的傳送流程，slab的實現(xiàn)。每個部分的內(nèi)容都很多，本文檔忽略實現(xiàn)的細節(jié)，目的是給出一個基本的流程。首先從網(wǎng)卡驅(qū)動層開始分析，以e1000e驅(qū)動為例，如圖1所示：

2、圖1網(wǎng)卡對skb分配和釋放R1：內(nèi)核分配skb，并將其加入rx_ring，用于接收數(shù)據(jù)包；R2：網(wǎng)卡接收網(wǎng)絡數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)寫入R1中分配的skb；R3：內(nèi)核接收R2中的skb，此時R2中的skb已經(jīng)脫離rx_ring，最后內(nèi)核會執(zhí)行R1操作，以補充skb。T1：內(nèi)核將要發(fā)送的skb寫入環(huán)tx_ring；T2：網(wǎng)卡發(fā)送T1中寫入的skb；T3：內(nèi)核釋放已經(jīng)發(fā)送的skb。補充說明：1）其中_alloc_skb()，e1000_receive_skb()，dev_kfree_skb()都是在軟中斷中執(zhí)行，e1000e網(wǎng)卡驅(qū)動在e1000_clean()執(zhí)行以上3個函數(shù)。2）這里的_alloc_skb

3、()和dev_kfree_skb()并沒有分配和釋放的對應關系。圖2說明內(nèi)核對skb分配和釋放流程。圖2內(nèi)核對skb分配和釋放操作K1：從skbuff高速緩存中獲得一個skb，但是skb并不是用來存儲數(shù)據(jù)包的，數(shù)據(jù)包存儲在skb-data指向的內(nèi)存塊，這個內(nèi)存塊是在通用高速緩存中獲取的；K2：從通用高速緩存中獲取一個內(nèi)存塊；K3：得到K1，K2分配的兩個內(nèi)存塊；K4：進入內(nèi)核的處理流程；K5：內(nèi)核發(fā)送一個數(shù)據(jù)包；K6：由于某種原因，內(nèi)核將會釋放從K4中傳入的skb，此時調(diào)用kfree_skb()釋放skb；K7：網(wǎng)卡驅(qū)動調(diào)用dev_kfree_skb釋放已經(jīng)發(fā)送的skb，函數(shù)實現(xiàn)上與kfree_skb()基本一樣；K8：將skb釋放回skbuff高速緩存；K9：將內(nèi)存塊釋放回通用高速緩存。補充說明：1）skbuff高速緩存和通用高速緩存的邏輯結(jié)構如圖3，圖4所示，圖2所示的skb和內(nèi)存塊就是圖3中物理頁集中的某塊內(nèi)存。圖5是skbuff高速緩存詳細結(jié)構，圖6是skb在內(nèi)核的傳遞流程。圖3高速緩存邏輯結(jié)構-1圖4高速緩存邏輯結(jié)構-2圖5skbuff高速緩存詳細結(jié)構內(nèi)核通過free和num個kmem_bufctl_t標志位找到空閑的skb。通過skb可以得到對應的page結(jié)構，通過page的lru可以找到對應的slab和kmem_cache，這樣只要知道s