前言 本文主要记录 Linux 内核网络协议栈的运行原理 数据报文的封装与分用 封装：当应用程序用 TCP 协议传送数据时，数据首先进入内核网络协议栈中，然后逐一通过 TCP/IP 协议族的每层直到被当作一串比特流送入网络...分用：当目的主机收到一个以太网数据帧时，数据就开始从内核网络协议栈中由底向上升，同时去掉各层协议加上的报文首部。每层协议都会检查报文首部中的协议标识，以确定接收数据的上层协议。这个过程称作分用。...Linux 内核网络协议栈 协议栈的全景图 协议栈的分层结构 逻辑抽象层级： 物理层：主要提供各种连接的物理设备，如各种网卡，串口卡等。...网络协议层（Network protocols）：对应 IP layer 和 Transport layer。毫无疑问，这是整个内核网络协议栈的核心。...网络协议栈初始化流程 这需要从内核启动流程说起。
Linux阅码场原创文章 Linux TCP 内核协议栈是一个非常复杂的实现， 不但沉淀了过去20多年的设计与实现，同时还在不停的更新。相关的RFC与优化工作一直还在进行中。...如何研究和学习Linux TCP内核协议栈这样一块硬骨头就成了一大难题。 当然最重要也是最基本的还是要阅读相关的RFC和内核中的代码实现。这个是最最基本的要求。...想要驯服TCP 内核协议栈这样的monster 仅仅浏览和静态分析代码是完全不够的。...Google 在2013 年发布了TCP 内核协议栈 测试工具 Packet Drill。这个工具是名副其实，大大的简化了学习和测试TCP 内核协议栈的难度。...内核协议栈来通信， 并对接收到的来自目标系统TCP 内核协议栈 的报文进行校验，来确定是否通过测试。
协议栈的细节 下面将介绍一些内核网络协议栈中常常涉及到的概念。...如下图所示，每个网卡都有两端，一端是协议栈 (IP、TCP、UDP)，另一端则有所区别，对物理网卡来说，这一端是网卡生产厂商提供的设备驱动程序，而对虚拟网卡来说差别就大了，正是由于虚拟网卡的存在，内核才能支持各种隧道封装...L3->L4 我们知道网络协议栈是分层的，但实际上，具体到实现，内核协议栈的分层只是逻辑上的，本质还是函数调用。...在内核网络子系统初始化时，L4 层协议 (如下面的 TCP 和 UDP) 会被注册： static struct net_protocol tcp_protocol = { .........Netfilter Netfilter 是报文在内核协议栈必然会通过的路径，我们从下面这张图就可以看到，Netfilter 在内核的 5 个地方设置了 HOOK 点，用户可以通过配置 iptables
1 协议栈的细节 下面将介绍一些内核网络协议栈中常常涉及到的概念。...如下图所示，每个网卡都有两端，一端是协议栈(IP、TCP、UDP)，另一端则有所区别，对物理网卡来说，这一端是网卡生产厂商提供的设备驱动程序，而对虚拟网卡来说差别就大了，正是由于虚拟网卡的存在，内核才能支持各种隧道封装...L3->L4 我们知道网络协议栈是分层的，但实际上，具体到实现，内核协议栈的分层只是逻辑上的，本质还是函数调用。...在内核网络子系统初始化时，L4 层协议(如下面的 TCP 和 UDP)会被注册： static struct net_protocol tcp_protocol = { .........Netfilter Netfilter 是报文在内核协议栈必然会通过的路径，我们从下面这张图就可以看到，Netfilter 在内核的 5 个地方设置了 HOOK 点，用户可以通过配置 iptables
前言 本文主要记录 Linux 内核网络协议栈的运行原理 数据报文的封装与分用 image.png 封装：当应用程序用 TCP 协议传送数据时，数据首先进入内核网络协议栈中，然后逐一通过 TCP/IP...image.png 分用：当目的主机收到一个以太网数据帧时，数据就开始从内核网络协议栈中由底向上升，同时去掉各层协议加上的报文首部。每层协议都会检查报文首部中的协议标识，以确定接收数据的上层协议。...image.png Linux 内核网络协议栈 协议栈的全景图 image.png 协议栈的分层结构 image.png image.png 逻辑抽象层级： 物理层：主要提供各种连接的物理设备，如各种网卡...网络协议层（Network protocols）：对应 IP layer 和 Transport layer。毫无疑问，这是整个内核网络协议栈的核心。...image.png sock_init() 包含了内核协议栈的初始化工作： sock_init：Initialize sk_buff SLAB cache，注册 SOCKET 文件系统。
服务器端中调用recvfrom函数，并未指定发送端（客户端）的地址，换句话说这个函数是一个被动函数，有点类似于tcp协议中服务器listen 之后阻塞，等待客户端connect。...数据报)长度 truesize = skb->len; //读取长度检查设置，udp是面向报文的，其接收到的每个数据包都是独立的 //如果用户要求读取的小于可读取的，那么剩下的将被丢弃(本版本协议栈就是这么干的...//在tcp和udp协议下都可被调用 struct sk_buff *skb_recv_datagram(struct sock *sk, unsigned flags, int noblock,...FREE_READ);//否则释放该数据包所占用的内存空间 restore_flags(flags);//恢复现场 } 对比数据包的发送与接收，发送过程就是把数据从缓冲区拷贝到数据包的数据部分，由于需要经过协议栈...发布者：全栈程序员栈长，转载请注明出处：https://javaforall.cn/163441.html原文链接：https://javaforall.cn
通过之前的网络层基础知识，IP地址以及路由器的简介，大家应该对于TCP/IP有一个大致的了解，在脑海里应该对于网络的几个基础概念有个大概的了解，简单点说整个协议栈就是在做一件事，规定网络报文（网络传输中的数据报...）的发送和接收，而整个协议栈内的协议，也是可以分为之前介绍过的链路层-》网络层-》传输层-》应用层，在这每一层中都有很多不同的协议，但是最常用的协议，每一层就是一到两种，所以想学协议，先从每一层最常见，...最常用的开始学起： 链路层——以太网、VLAN 网络层——IP协议 传输层——TCP/UDP协议 应用层——HTTP协议 上面的几种协议，如果都能熟练掌握，那基本上就是入门并且偏上的水平了，所以接下来我们就逐一介绍各个协议...协议 4位首部长度：单位是4字节，一般取值为5 8位ToS字段：这个字段比较特殊，它相当于是报文的优先级或者是报文的服务类型，用来区分报文的业务类型，对于设备做QoS有着重大的意义。...8位协议：代表着这份IP报文承载着何种上层传输协议或者网络协议，常见的取值与对应关系如下： ICMP协议 IGMP协议 TCP协议 UDP协议 IGRP协议 16位首部校验和：用于检验收到的报文是否有差错
1、TCP协议的特点 传输层中我们常用的协议有两个：TCP协议和UDP协议。TCP协议相对于UDP协议的特点是：面向连接、可靠的、面向字节流的。...使用TCP协议通信的双方在通信之前必须建立连接，然后才能开始进行数据的读写。双方都必须为该连接分配必要的内核资源，以管理连接的状态和连接上数据的传输。...在建立连接后，操作系统会为通信双方在内核中创建相应的数据结构和读写缓冲区，通信双方的内核中都有发送缓冲区和接收缓冲区。...Linux中(BSD Unix和Windows也是如此), 超时以500ms为一个单位进行控制, 每次判定超时重发的超时 时间都是500ms的整数倍....接下来我们来分析一下四次挥手过程中通信双方状态变化： 如图，OS内核会为TCP连接双方创建相应的11TCP状态【包括三次握手过程中的5种状态和四次挥手断开过程中的6种状态】。
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大家都知道理解一个程序需要从其初始化看起，内核代码也是一样，不过内核是按模块初始化的，模块初始化这部分今天暂时先不讲，接下来会单独拎出来详细讲解。...现在只需要知道TCP/IP协议栈的初始化是通过fs_initcall宏来完成的就行。...TCP/IP协议栈的初始化函数为 inet_init static int __init inet_init(void) { struct inet_protosw *q; struct list_head...网络协议族接口，定义在 include/linux/net.h struct net_proto_family { int family; int (*create)(struct net *...至此，协议栈的初始化就完成了。
上一节大致了解TCP/IP协议栈是个啥东西，依旧是雾里看花的状态，有很多时候学一门新知识时，开头总是很急躁，无从下手，刚学会一点儿，却发现连点皮毛都不算，成就感太低，所以任何时候学习最重要的是要在合适的时间掌握应该掌握的知识...先简单回顾一下，TCP/IP协议栈： 数据链路层->网络层->传输层->应用层 如果为每一层加上一个ID，就像每个人都有身份证那样，那么可以这样标记： 数据链路层（MAC地址） 网络层（IPV4地址，...以下简称IP地址） 传输层、应用层（端口） 这样的标签并不能完全概括这一层所有特征，但是如果掌握这些标示，就相当于是一把钥匙，可以让你快速打开这一层协议的“大门”。
/Internet Protocol的简写，中译名为传输控制协议/因特网互联协议，又名网络通讯协议，是Internet最基本的协议、Internet国际互联网络的基础，由网络层的IP协议和传输层的TCP.../IP协议栈内，这些协议和栈有什么关系呢，大家应该都知道栈是一种先进后出的数据结构，那这和TCP/IP协议有什么关系呢？...我们先将HTTP报文压入一个栈中（就好像是在分装报文），然后是IP，不对，我们貌似漏了一个传输层啊，别急别介，HTTP报文在传输层用的是TCP协议，好，我们把TCP压入栈中，再讲IP层也压入栈中，至于链路层的话...，就用最常见的以太网就OK了，好了，现在我们的栈里面从头至尾依次是以太帧头-IP协议-TCP协议-HTTP协议，然后我们先忽略最底层的物理层，假设这个封装好的栈一样的报文漂洋过海，来到了它的目的地（至于怎么过来的...因为这个报文是我们构造的一个栈，所以说它的顺序肯定也是栈，因此拿取的顺序就是以太帧头-IP协议-TCP协议-HTTP协议，发现没，最先被封装入的HTTP报文是最后才被拿出来的，这中间的细节如果能全部掌握
网络协议栈，管理网络IO。 磁盘驱动，... ......以网络协议栈为例： 各类链表在多CPU环境下的同步开销。 不可睡眠的软中断路径过长。 sk_buff的分配和释放。 内存拷贝的开销。 上下文切换造成的cache miss。 ......如此一来，内核协议栈就不再参与数据平面的事了，留下来专门处理诸如路由协议，远程登录等控制平面和管理平面的数据流，妥妥的。...自2012年开始我就一直在关注Linux网络协议栈转发平面的性能优化，那个时代所谓的网络优化几乎都是基于Linux内核协议栈的优化，在还没有智能网卡，DPDK也不火爆的时代，能做的只是优化协议栈，当时除了华为等大厂也很少有做这块工作的...，像BAT这种互联网公司开始迭代的第一代云网络也都是从内核协议栈起步的，即便如此也很少有人专门做这块。
各种栈的内存位置？ 介绍完栈的工作原理和用途作用后，我们回归到 Linux 内核上来。...Linux 内核将这 4G 字节的空间分为两部分，将最高的 1G 字节（0xC0000000-0xFFFFFFFF）供内核使用，称为 内核空间。...进程栈的初始化大小是由编译器和链接器计算出来的，但是栈的实时大小并不是固定的，Linux 内核会根据入栈情况对栈区进行动态增长（其实也就是添加新的页表）。...二、线程栈 从 Linux 内核的角度来说，其实它并没有线程的概念。Linux 把所有线程都当做进程来实现，它将线程和进程不加区分的统一到了 task_struct 中。...三、进程内核栈 在每一个进程的生命周期中，必然会通过到系统调用陷入内核。在执行系统调用陷入内核之后，这些内核代码所使用的栈并不是原先进程用户空间中的栈，而是一个单独内核空间的栈，这个称作进程内核栈。
这是《Linux系统调用那些事》高级部分的第一章《聊聊Linux IO》。高级部分的文章均假设读者完整的学习过Linux系统基础以及Linux系统编程相关的内容，并已有一定的工程实践经验。...图中描述了Linux下文件操作函数的层级关系和内存缓存层的存在位置。中间的黑色实线是用户态和内核态的分界线。...Linux内核中的IO栈 这一小节来看Linux内核的IO栈的结构。...先上一张全貌图[4]： 由图可见，从系统调用的接口再往下，Linux下的IO栈致大致有三个层次： 文件系统层，以 write 为例，内核拷贝了write参数指定的用户态数据到文件系统Cache中，并适时向下层同步...设备层，通过DMA与内存直接交互，完成数据和具体设备之间的交互 结合这个图，想想Linux系统编程里用到的Buffered IO、mmap、Direct IO，这些机制怎么和Linux IO栈联系起来呢
一、TCP网络开发API TCP，全称传输控制协议（Transmission Control Protocol），是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。...（8）int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen) 准备一个SYN包，交给协议栈发送出去，等待三次握手完成后才返回...2.1.1、TCP的三次握手 示意图： 三次握手在kernel协议栈中进行，那么三次握手是在哪几个函数中发送的呢？...半连接队列和全连接队列： 在三次握手中，Linux kener 协议栈会维护两个队列：半连接队列和全连接队列。...因为send()函数仅仅只是将数据拷贝到协议栈的写缓冲区，由协议栈发送；发送过程中会经过N个网关，可能存在丢包或链路断开导致未能发送到目的地。如果要知道数据是否发送成功，需要加上确认机制（ACK）。
读完这个系列的第一篇浅谈TCP/IP协议栈(一)入门知识和第二篇浅谈TCP/IP协议栈(二)IP地址，在第一篇中，可能我对协议栈中这个栈的解释有问题，栈在数据结构中是一种先进后出的常见结构，而在整个TCP.../IP协议中，在封装报文时就相当于是压栈操作，而在报文解析过程中，则是一个出栈的过程，在封装是最先被压进栈中的应用层协议，在解析报文时，也是最后从栈中读取出来并解析的。...好了，言归正传，我们先看一下路由器的主要功能是什么： 路由器的主要功能是路由选择和报文转发，这种功能的实现需用到路由协议。...路由协议是路由器之间维护路由表的规则，用于发现路由，并生成相应的路由表，同时知道报文的转发。路由协议决定路由表中存放那些路由信息。 简单点说，路由器的功能就是两点：路由，转发。
在网络通信中，通信的本质实际就是两台主机上的进程在网络环境中进行通信，也就是数据的传输，而我们总说TCP/IP协议栈，这两个协议分别解决了两个重要的问题，即一台主机如何在网络环境中标定自己的唯一性，一台主机中的某个进程如何在主机内部标定自己的唯一性...传输层和网络层都是在linux内核中实现的，而linux内核是用C语言实现的，那UDP报头实际就是一个结构体，结构体成员变量实际就是UDP报头中的各个字段值，所以在分用时，只需要让指针指向数据包的前8个字节...例如你在调用send sendto write时，实际上是把数据从你在应用层定义的缓冲区中拷贝到内核中的接收缓冲区，当数据继续向下贯穿协议栈时，传输层自己会将内核中的缓冲区的数据提取出来，然后添加上报头...1.2 网络协议栈和linux系统的联系（以port为键值的开散列哈希表，哈希桶存储port对应的PCB的地址） 1....Linux内核协议栈其实为管理一个TCP连接，使用了两个队列，一个是半连接队列，一个是全连接队列，当全连接队列满了的时候，服务器无法再继续受理新到来的连接，只会维持一小段时间的半连接。
随着时间的推移 TCP BBR 已经来到了 v3 版本，但因为尚处于测试阶段所以目前相关代码并没有汇入主线内核中。现阶段如果需要提前体验 BBR v3 的话手动编译内核是免不了的。...从 Google 拉取完整的包含 TCP BBR v3 的内核源码，视网络情况这一步可能需要较长时间。...3.拷贝配置 我们的最终目的是编译开启 TCP BBR v3，并不是内核参数调优，所以直接拷贝 Debian 的内核参数即可。下载 Debian 6.5 内核到本机并使用 7z 打开。...make -j4 deb-pkg #可按照编译机 CPU 线程数设置编译线程 编译完成后在上层文件夹中会生成我们所需要的包含 BBRv3 模块的内核文件：linux-image-6.4.0-xxxx.deb...在任意机器上安装此内核即可启用 BBRv3 ： dpkg -i linux-image-6.4.0-xxxx.deb # 文件名以实际为准 如何确认当前已启用的 BBR 版本： modinfo tcp_bbr
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