Linux原始套接字实现分析---转
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???????上面介绍了报文接收在软中断的处理流程，下面介绍用户态进程读取报文是如何实现的。用户态的recvmsg()最终会调用raw_recvmsg()，后者再调用skb_recv_datagram。如果套接字接收队列sk->sk_receive_queue中有报文就取skb并返回。否则调用wait_for_packet()等待，直到内核软中断收到报文并唤醒用户态进程。 sys_recvmsg()->sock_recvmsg()->…->sock_common_recvmsg()->raw_recvmsg() 2.3.3??报文发送 用户态调用sendto()或sendmsg()发送报文的内核态处理流程如下，最终由raw_sendmsg()进行发送。 sys_sendto()->sock_sendmsg()->__sock_sendmsg()->inet_sendmsg()->raw_sendmsg() ????此函数先进行一些参数合法性检测，然后调用ip_route_output_slow()进行选路。选路成功后主要执行如下代码片段，根据inet->hdrincl是否设置走不同的流程。raw_send_hdrinc()函数表示用户态发送的数据中需要包含IP首部，即由调用者在发送时自行构造IP首部。如果inet->hdrincl未置位，表示内核会构造IP首部，即调用者发送的数据中不包含IP首部。不管走哪个流程，最终都会经过ip_output()->ip_finish_output()->…->dev_queue_xmit()将报文交给网卡驱动的发送函数发送出去。 ……????注：inet->hdrincl置位表示用户态发送的数据中要包含IP首部，inet->hdrincl在以下两种情况下被置位。 ????a).?给套接字设置IP_HDRINCL选项 ??????????setsockopt (sockfd,IPPROTO_IP,IP_HDRINCL,&val,sizeof(val)) ????b).?调用socket()创建套接字时，第三个参数指定为IPPROTO_RAW，见2.3.1节。 ??????????socktet(PF_INET,SOCK_RAW,IPPROTO_RAW) 2.3.4??其它 a)???????套接字绑定 若原始套接字调用bind()绑定了一个地址，则该套接口只能收到目的IP地址与绑定地址相匹配的报文。内核的具体实现是raw_bind()，将inet->rcv_saddr设置为绑定地址。在原始套接字接收时，__raw_v4_lookup()在设置了inet->rcv_saddr字段的情况下，会判断该字段是否与报文目的IP地址相同。 sys_bind()->inet_bind()->raw_bind() b)??????信息查看 网络层原始套接字的信息可通过/proc/net/raw进行查看。如下为图5所创建的3个网络层原始套接字的信息，可以查看到创建套接字时指定的协议类型、绑定的地址、发送和接收队列已使用的缓存大小等信息。这些信息对于分析和定位问题有帮助。 cat /proc/net/raw?三、应用及注意事项 3.1? 使用链路层原始套接字 注意事项： a)???????尽量避免创建过多原始套接字，且原始套接字要尽量绑定网卡。因为收到每个报文除了会将其分发给绑定在该网卡上的原始套接字外，还会分发给没有绑定网卡的原始套接字。如果原始套接字较多，一个报文就会在软中断上下文中分发多次，造成处理时间过长。 b)??????发包和收包尽量使用同一个原始套接字。如果发包与收包使用两个不同的原始套接字，会由于接收报文时分发多次而影响性能。而且用于发送的那个套接字的接收队列上也会缓存报文，直至达到接收队列大小限制，会造成内存泄露。 c)???????若只接收指定类型二层报文，在调用socket()时指定第三个参数的协议类型，而最好不要使用ETH_P_ALL。因为ETH_P_ALL会接收所有类型的报文，而且还会将外发报文收回来，这样就需要做BPF过滤，比较影响性能。 3.2??使用网络层原始套接字 注意事项： a)???????由于IP报文的重组是在网络层原始套接字接收流程之前执行的，所以该原始套接字不能接收到UDP和TCP的分组数据。 b)??????若原始套接字已由bind()绑定了某个本地IP地址，那么只有目的IP地址与绑定地址匹配的报文，才能递送到这个套接口上。 c)???????若原始套接字已由connect()指定了某个远地IP地址，那么只有源IP地址与这个已连接地址匹配的报文，才能递送到这个套接口上。 3.3??网络诊断工具使用原始套接字 很多网络诊断工具也是利用原始套接字来实现的，经常会使用到的有tcpdump,ping和traceroute等。 tcpdump 该工具用于截获网口上的报文流量。其实现原理是创建ETH_P_ALL类型的链路层原始套接字，读取和解析报文数据并将信息显示出来。 ping 该工具用于检查网络连接。其实现原理是创建网络层原始套接字，指定协议类型为IPPROTO_ICMP。检测方构造ICMP回射请求报文（类型为ICMP_ECHO），根据ICMP协议实现，被检测方收到该请求报文后会响应一个ICMP回射应答报文（类型为ICMP_ECHOREPLY）。然后检测方通过原始套接字读取并解析应答报文，并显示出序号、TTL等信息。 traceroute 该工具用于跟踪IP报文在网络中的路由过程。其实现原理也是创建网络层原始套接字，指定协议类型为IPPROTO_ICMP。假设从A主机路由到D主机，需要依次经过B主机和C主机。使用traceroute来跟踪A主机到D主机的路由途径，具体步骤如下，在每次探测过程中会显示各节点的IP、时间等信息。 a)???????A主机使用普通的UDP套接字向目的主机发送TTL为1（使用套接口选项IP_TTL来修改）的UDP报文； b)??????B主机收到该UDP报文后，由于TTL为1会拒绝转发，并且向A主机发送code为ICMP_EXC_TTL的ICMP报文； （编辑：威海站长网） 【声明】本站内容均来自网络，其相关言论仅代表作者个人观点，不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利，请及时与联系站长删除相关内容! |
