992
網絡子係統8_netpoll機製
// 1.netpoll的作用：
// 用於讓內核在網絡和I/O子係統尚不能完整可用時，依然能發送和接收數據包，主要用於網絡控製台和遠程。
// 2.netpoll機製需要驅動程序的支持：
// 使外部通過軟件方式調用驅動程序的中斷處理程序。
// 大部分poll_controller定義如下：
// void this_controller(struct net_device *dev)
// {
// disable_dev_interrupt(dev);
// call_interrupt_handler(dev->irq, dev);
// enable_device_interrupt(dev);
// }
// 3.netpoll運行條件：
// 3.1 以太網介質
// 3.2 本機l2地址，或者l2廣播地址
// 3.3 l3協議為ip協議
// 3.4 ip數據包沒有分片，且有效
// 3.5 l4協議為udp協議，且有效
// 4.netpoll在協議棧中的切入點為netif_receive_skb
// 5.static atomic_t trapped;
// trapped用於指示在netpoll_rx執行之後，netif_receive_skb是否丟棄該封包。
// 函數任務：
// 1. 如果入口封包為arp封包，且開啟了trapped模式，則處理入口arp，並返回。
// 2. 檢查入口skb是否可以被處理。
// 3. 在關中斷的情況下，遍曆已經注冊的netpoll控製塊，向其傳遞skb。
// 調用路徑：netif_receive_skb->netpoll_rx
1.1 int netpoll_rx(struct sk_buff *skb)
{
int proto, len, ulen;
struct iphdr *iph;//ip頭
struct udphdr *uh;//udp頭
struct netpoll *np;//netpoll描述符
struct list_head *p;
unsigned long flags;
//netpoll隻適用以太網設備
if (skb->dev->type != ARPHRD_ETHER)
goto out;
//trapped被設置，則由netpoll機製處理入口arp
if (skb->protocol == __constant_htons(ETH_P_ARP) &&
atomic_read(&trapped)) {
arp_reply(skb);
return 1;
}
proto = ntohs(eth_hdr(skb)->h_proto);
//l3協議需要是ip協議
if (proto != ETH_P_IP)
goto out;
//應該為本機l2地址，或廣播地址
if (skb->pkt_type == PACKET_OTHERHOST)
goto out;
//skb沒有被其他部分引用
if (skb_shared(skb))
goto out;
iph = (struct iphdr *)skb->data;
//skb->data - tail之間滿足20字節的ip頭
if (!pskb_may_pull(skb, sizeof(struct iphdr)))
goto out;
//skb->data - tail之間滿足完整的ip頭
if (iph->ihl < 5 || iph->version != 4)
goto out;
if (!pskb_may_pull(skb, iph->ihl*4))
goto out;
//檢查ip報頭校驗和
if (ip_fast_csum((u8 *)iph, iph->ihl) != 0)
goto out;
//檢查ip數據包是否完整
len = ntohs(iph->tot_len);
if (skb->len < len || len < iph->ihl*4)
goto out;
//l4協議需要時udp協議
if (iph->protocol != IPPROTO_UDP)
goto out;
//跨越ip報頭以及ip選項
len -= iph->ihl*4;
//udp頭部
uh = (struct udphdr *)(((char *)iph) + iph->ihl*4);
ulen = ntohs(uh->len);
//udp報頭中指定長度與實際長度不等
if (ulen != len)
goto out;
//計算udp校驗和
if (checksum_udp(skb, uh, ulen, iph->saddr, iph->daddr) < 0)
goto out;
//關中斷的情況下，向控製塊傳遞skb
spin_lock_irqsave(&rx_list_lock, flags);
list_for_each(p, &rx_list) {
//遍曆已經注冊的netpoll控製塊
np = list_entry(p, struct netpoll, rx_list);
//比較匹配條件
if (np->dev && np->dev != skb->dev)
continue;
if (np->local_ip && np->local_ip != ntohl(iph->daddr))
continue;
if (np->remote_ip && np->remote_ip != ntohl(iph->saddr))
continue;
if (np->local_port && np->local_port != ntohs(uh->dest))
continue;
spin_unlock_irqrestore(&rx_list_lock, flags);
//調用控製塊的回調函數
if (np->rx_hook)
np->rx_hook(np, ntohs(uh->source),
(char *)(uh+1),
ulen - sizeof(struct udphdr));
return 1;
}
spin_unlock_irqrestore(&rx_list_lock, flags);
out:
return atomic_read(&trapped);//如果trapped非零，則netif_receive_skb會在netpoll_rx返回後，直接釋放skb，跳過後續的執行。
}
// netpoll使用專用的skb緩存，對入口arp響應。
// 在緩存鏈表中，獲取一個空閑的skb
// 函數主要任務：
// 1.為skb緩存鏈表補充skb
// 2.如果緩存鏈表有空閑skb，則更新緩存的數量，返回skb
// 3.如果無法獲取空閑的skb
// 3.1 調用netpoll_poll，加快網卡設備的數據接收，希望釋放空閑skb
// 4.重複3，直到有空閑skb
// 調用路徑：arp_reply->find_skb
2.1 static struct sk_buff * find_skb(struct netpoll *np, int len, int reserve)
{
int once = 1, count = 0;
unsigned long flags;
struct sk_buff *skb = NULL;
zap_completion_queue();
repeat:
//skb緩存不足
if (nr_skbs < MAX_SKBS)
refill_skbs();
//分配skb
skb = alloc_skb(len, GFP_ATOMIC);
//分配skb失敗
if (!skb) {
//關中斷
spin_lock_irqsave(&skb_list_lock, flags);
//從skb緩存鏈表取一個skb
skb = skbs;
//如果獲取skb緩存成功
if (skb)
skbs = skb->next;//更新skb緩存鏈表
skb->next = NULL;
nr_skbs--;//遞減計數器
spin_unlock_irqrestore(&skb_list_lock, flags);
}
//如果獲取skb依然失敗
if(!skb) {
//遞增失敗次數
count++;
//失敗次數已經達到最大
if (once && (count == 1000000)) {
printk("out of netpoll skbs!\n");
once = 0;
}
//加快網卡設備上的數據接收，以此來釋放更多的空閑skb
netpoll_poll(np);
goto repeat;
}
//設置skb使用者的個數
atomic_set(&skb->users, 1);
//預留skb頭空間
skb_reserve(skb, reserve);
return skb;
}
// 補充空閑skb後備鏈表
// 調用路徑arp_reply->find_skb->refill_skbs
2.3 static void refill_skbs(void)
{
struct sk_buff *skb;
unsigned long flags;
//關中斷，獲取skb_list_lock
spin_lock_irqsave(&skb_list_lock, flags);
//當前可用skb的個數小於最大的skb數
while (nr_skbs < MAX_SKBS) {
//分配skb
skb = alloc_skb(MAX_SKB_SIZE, GFP_ATOMIC);
if (!skb)
break;
//將skb添加到鏈表
skb->next = skbs;
skbs = skb;
nr_skbs++;//遞增skb個數計數器
}
spin_unlock_irqrestore(&skb_list_lock, flags);
}
// 加快dev上的數據接收
// 調用路徑arp_reply->find_skb->netpoll_poll
2.4 void netpoll_poll(struct netpoll *np)
{
//netpoll沒有指定設備，或者設備已經停止，或者設備沒有提供poll控製器，則返回
if(!np->dev || !netif_running(np->dev) || !np->dev->poll_controller)
return;
//軟件方式調用設備中斷處理例程
np->dev->poll_controller(np->dev);
//調度設備napi，完成數據接收
if (np->dev->poll)
poll_napi(np);
zap_completion_queue();
}
// poll_napi調用驅動程序的poll函數，模擬net_rx_action
// 函數主要任務：
// 1.獲取該cpu的softnet_data
// 2.通過softnet_data->poll_list獲取有入口數據的dev
// 3.通過dev->poll接收數據
// 調用路徑arp_reply->find_skb->netpoll_poll->poll_napi
2.5 static void poll_napi(struct netpoll *np)
{
int budget = 16;
unsigned long flags;
struct softnet_data *queue;
//關中斷，獲取鎖
spin_lock_irqsave(&netpoll_poll_lock, flags);
queue = &__get_cpu_var(softnet_data);//獲取per-cpu變量
if (test_bit(__LINK_STATE_RX_SCHED, &np->dev->state) &&//當前設備被調度，說明有數據等待接收
!list_empty(&queue->poll_list)) {//本cpu的接收隊列上有等待poll的設備
np->dev->netpoll_rx |= NETPOLL_RX_DROP;//
atomic_inc(&trapped);//遞增trapped,使驅動程序的poll->netif_receive_skb->netpoll_rx之後，netif_receive_skb直接丟棄skb。
np->dev->poll(np->dev, &budget);//驅動程序提供的poll函數
atomic_dec(&trapped);
np->dev->netpoll_rx &= ~NETPOLL_RX_DROP;
}
spin_unlock_irqrestore(&netpoll_poll_lock, flags);
}
最後更新：2017-04-03 15:22:09