网络分层
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OSI 的标准七层模型
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业界标准的 TCP/IP 模型 Linux实际上使用的是这个
二层到四层都是在 Linux 内核里面处理的，应用层例如浏览器、Nginx、Tomcat 都是用户态的。
内核里面对于网络包的处理是不区分应用的。
socket不属于任何一个网络分层，它是操作系统的概念。是用户态空间跟内核态空间的桥梁。
TCP/UDP
- TCP 是面向连接的，UDP 是面向无连接的。
- TCP 提供可靠交付，无差错、不丢失、不重复、并且按序到达；UDP 不提供可靠交付，不保证不丢失，不保证按顺序到达。
- TCP 是面向字节流的，发送时发的是一个流，没头没尾；UDP 是面向数据报的，一个一个地发送。
- TCP 是可以提供流量控制和拥塞控制的，既防止对端被压垮，也防止网络被压垮。
而这些特性是从本质上来讲，其实是为了在客户端和服务端维护连接，而建立一定的数据结构来维护双方交互的状态，并用这样的数据结构来保证面向连接的特性。
所谓的连接，就是两端数据结构状态的协同，两边的状态能够对得上。符合 TCP 协议的规则，就认为连接存在；两面状态对不上，连接就算断了。
所谓的可靠，也是两端的数据结构做的事情。不丢失其实是数据结构在“点名”，顺序到达其实是数据结构在“排序”，面向数据流其实是数据结构将零散的包，按照顺序捏成一个流发给应用层。
监听的 socket 和真正用来传送数据的 socket，是两个 socket，一个叫作监听 socket，一个叫作已连接 socket。成功连接建立之后，双方开始通过 read 和 write 函数来读写数据，就像往一个文件流里面写东西一样。
socket的数据结构
family 表示地址族 IP 还是本地文件通信
type Socket 的类型 SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM 和 SOCK_RAW
protocol 协议
发送网络包
- VFS 层：write 系统调用找到 struct file，根据里面的 file_operations 的定义，调用 sock_write_iter 函数。sock_write_iter 函数调用 sock_sendmsg 函数。
- Socket 层：从 struct file 里面的 private_data 得到 struct socket，根据里面 ops 的定义，调用 inet_sendmsg 函数。
- Sock 层：从 struct socket 里面的 sk 得到 struct sock，根据里面 sk_prot 的定义，调用 tcp_sendmsg 函数。
- TCP 层：tcp_sendmsg 函数会调用 tcp_write_xmit 函数，tcp_write_xmit 函数会调用 tcp_transmit_skb，在这里实现了 TCP 层面向连接的逻辑。
- IP 层：扩展 struct sock，得到 struct inet_connection_sock，根据里面 icsk_af_ops 的定义，调用 ip_queue_xmit 函数。
- IP 层：ip_route_output_ports 函数里面会调用 fib_lookup 查找路由表。FIB 全称是 Forwarding Information Base，转发信息表，也就是路由表。在 IP 层里面要做的另一个事情是填写 IP 层的头。在 IP 层还要做的一件事情就是通过 iptables 规则。
- MAC 层：IP 层调用 ip_finish_output 进行 MAC 层。MAC 层需要 ARP 获得 MAC 地址，因而要调用 ___neigh_lookup_noref 查找属于同一个网段的邻居，他会调用 neigh_probe 发送 ARP。有了 MAC 地址，就可以调用 dev_queue_xmit 发送二层网络包了，它会调用 __dev_xmit_skb 会将请求放入队列。
- 设备层：网络包的发送会触发一个软中断 NET_TX_SOFTIRQ 来处理队列中的数据。这个软中断的处理函数是 net_tx_action。
- 在软中断处理函数中，会将网络包从队列上拿下来，调用网络设备的传输函数 ixgb_xmit_frame，将网络包发到设备的队列上去。
拆包可以通过tso参数控制是在网卡上进行还是在内核由cpu处理
接收网络包
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硬件网卡接收到网络包之后，通过 DMA 技术，将网络包放入 Ring Buffer；
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硬件网卡通过中断通知 CPU 新的网络包的到来；
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网卡驱动程序会注册中断处理函数 ixgb_intr；
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中断处理函数处理完需要暂时屏蔽中断的核心流程之后，通过软中断 NET_RX_SOFTIRQ 触发接下来的处理过程；
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NET_RX_SOFTIRQ 软中断处理函数 net_rx_action，net_rx_action 会调用 napi_poll，进而调用 ixgb_clean_rx_irq，从 Ring Buffer 中读取数据到内核 struct sk_buff；
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调用 netif_receive_skb 进入内核网络协议栈，进行一些关于 VLAN 的二层逻辑处理后，调用 ip_rcv 进入三层 IP 层；
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在 IP 层，会处理 iptables 规则，然后调用 ip_local_deliver 交给更上层 TCP 层；
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在 TCP 层调用 tcp_v4_rcv，这里面有三个队列需要处理，如果当前的 Socket 不是正在被读；取，则放入 backlog 队列，如果正在被读取，不需要很实时的话，则放入 prequeue 队列，其他情况调用 tcp_v4_do_rcv；
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在 tcp_v4_do_rcv 中，如果是处于 TCP_ESTABLISHED 状态，调用 tcp_rcv_established，其他的状态，调用 tcp_rcv_state_process；
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在 tcp_rcv_established 中，调用 tcp_data_queue，如果序列号能够接的上，则放入 sk_receive_queue 队列；如果序列号接不上，则暂时放入 out_of_order_queue 队列，等序列号能够接上的时候，再放入 sk_receive_queue 队列。
至此内核接收网络包的过程到此结束，接下来就是用户态读取网络包的过程，这个过程分成几个层次。
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VFS 层：read 系统调用找到 struct file，根据里面的 file_operations 的定义，调用 sock_read_iter 函数。sock_read_iter 函数调用 sock_recvmsg 函数
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Socket 层：从 struct file 里面的 private_data 得到 struct socket，根据里面 ops 的定义，调用 inet_recvmsg 函数。
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Sock 层：从 struct socket 里面的 sk 得到 struct sock，根据里面 sk_prot 的定义，调用 tcp_recvmsg 函
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TCP 层：tcp_recvmsg 函数会依次读取 receive_queue 队列、prequeue 队列和 backlog 队列。
