linux内核skb操作

1，struct sk_buff数据结构

struct sk_buff{
	//这两个结构必须放在最前面
	struct sk_buff *next;
	struct sk_buff *prev;
	struct sk_buff_head *list;

	struct sock *sk; //指向所属的sock结构
	ktime_t tstamp; //表示包接收的时间

	/*
	这个变量的类型是net_device，net_device它代表一个网络设备。dev的作用与这
	个包是准备发出的包还是刚接收的包有关。当收到一个包时，设备驱动会把sk_buff
	的dev指针指向收到这个包的网络设备；当一个包被发送时，这个变量代表将要发
	送这个包的设备。在发送网络包时设置这个值的代码要比接收网络包时设置这个值
	的代码复杂。有些网络功能可以把多个网 络设备组成一个虚拟的网络设备(也就是
	说，这些设备没有和物理设备直接关联)，并由一个虚拟网络设备驱动管理。当虚拟
	设备被使用时，dev指针指向虚拟设 备的net_device结构。而虚拟设备驱动会在一
	组设备中选择一个设备并把dev指针修改为这个设备的net_device结构。因此，在某
	些情况 下，指向传输设备的指针会在包处理过程中被改变。
	*/
	struct net_device *dev;
	struct dst_entry *dst;
	struct sec_path *sp;

	union{//运输层的的头信息
		struct tcphdr *th;
		struct udphdr *uh;
		struct icmphdr *icmph;
		struct igmphdr *igmph;
		.......
		unsigned char *raw;
	}h;

	union{//网络层头信息
		struct iphdr *iph;
		struct ipv6hdr *ipv6h;
		struct arphdr *arph;
		unsigned char *raw;
	}nh;

	union{//链路层头信息
		struct ethhdr *ethernet;
		unsigned char *raw
	}

	unsigned char  cloned;//是否是克隆的

	char cb[48];

	.......
	//这几个变量相当重要
	unsigned char *head;
	unsigned char *data;
	unsigned char *tail;
	unsigned char *end; 

	.......

}

2，内核是如何维护sk_buff结构的，我们以一图明了：

由上图我们可以清晰的看到内核为何sk_buff结构

head：指针指向内存中已分配的用于存储网路数据的缓冲区起始地址，sk_buff和相关数据块在分配后，该指针的值就固定了。
data：指针指向对应当前协议层有效数据的起始地址。每个协议的有效数据含义不同。
tail：指向对应当前协议层有效数据负载的结尾地址，与data对应。
end：指向内存分配的数据缓冲区的结尾地址，与head指针对应。和head一样，sk_buff和相关数据块被分配后，end指针也就固定了

3，skb_buff的操作

Skb操作
1， skb_queue_empty检查队列是否为空
原型：int skb_queue_empty(struct sk_buff_head *list)
参数：list为队列的头
描述：如果队列为空返回真，否则返回假

2， skb_get引用缓冲区
原型：struct skb_buff* skb_get(struct sk_buff *skb)
参数：skb为要引用的缓冲区；
描述：对套接字缓冲区引用一次，返回指向缓冲区的指针

3， skb_free释放一个缓冲区
原型：void kree_skb(struct sk_buff *skb)
参数：skb为要释放的缓冲区
描述：删除一个缓冲区的引用，如果其引用计数变为0，则释放它

4， skb_cloned判断缓冲区是否是克隆的
原型：int skb_cloned(struct sk_buff *skb)
参数：skb为要检查的缓冲区
描述：如果以skb_clone标志来产生缓冲区，则返回真，否则返回假

5， skb_shared缓冲区是否是共享的
原型：int skb_shared(struct sk_buff *skb)
参数：skb为要检查的缓冲区
描述：如果有多于一个人引用这个缓冲区就返回真

6， skb_share_check检查缓冲区是否是共享的，如果是就克隆它
原型：struct sk_buff *skb_share_check(struct *skb,int pri)
参数：skb为要检查的缓冲区，pri为内存分配的优先级
描述：如果缓冲区的共享的，就克隆这个缓冲区，并把原来缓冲区的引用计数减一，返回新克隆的缓冲区，如果不是共享的，则返回原来的缓冲区，当从中断或者全局锁调用该函数时pri必须为GFP_ATOMIC，内存分配失败返回NULL

7， skb_unshare产生一个共享缓冲区的拷贝
原型：struct sk_buff *skb_unshare(struct sk_buff *skb,int pri);
参数：skb为要检查的缓冲区，pri为内存非配的优先级
描述：如果套接字缓冲区是克隆的，那么这个函数就创建一个新的数据数据拷贝，并把原来缓冲区的引用计数减一，返回因为计数为一的新拷贝，如果不是克隆的，就返回原来的缓冲区，当从中断或者全局锁调用该函数时，pri必须是GFP_ATOMIC,内存分配错误返回NULL

8， skb_queue_len获得队列的长度
原型：__u32 sk_queue_len(struct sk_buff_head *list)
参数：list为测量的链表

9， skb_queue_head,skb_que_tail将newsk添加到链表的首部/尾部
原型：void skb_queue_head/tail(struct sk_buff_head *list,
struct sk_buff *newsk)
参数：list为要使用的链表，newsk为要添加的缓冲区

下面是几个常用的，在此贴出源代码以便更好的理解

static inline void skb_reserve( struct sk_buff *skb , int len )
{
	skb->data += len ;
	skb->tail += len ;
}

/**
 * skb_put - add data to a buffer
 * @skb : buffer to use
 * @len : amount of data to add
 *
 * This function extends the used data area of the buffer. If this would
 * exceed the total buffer size the kernel will panic. A pointer to the
 * first byte of the extra data is returned.
 */

unsigned char *skb_put( struct sk_buff *skb , unsigned int len )
{
        unsigned char *tmp = skb_tail_pointer(skb) ;
        /* 如果存在非线性区，即data_len > 0 ，则报bug */
        SKB_LINEAR_ASSERT(skb) ;
        skb->tail += len ;
        skb->len += len ;
        if (unlikely(skb->tail > skb->end ))
                skb_over_panic(skb , len , __builtin_return_address(0)) ;
        return tmp ;
}  

/**
 * skb_push - add data to the start of a buffer
 * @skb : buffer to use
 * @len : amount of data to add
 *
 * This function extends the used data area of the buffer at the buffer
 * start. If this would exceed the total buffer headroom the kernel will
 * panic. A pointer to the first byte of the extra data is returned.
 */

unsigned char *skb_push( struct sk_buff *skb , unsigned int len )
{
        skb->data -= len ;
        skb->len += len ;
        if ( unlikely(skb->data < skb->head ) )
                skb_under_panic(skb , len , __builtin_return_address(0)) ;
        return skb->data ;
}

/**
 * skb_pull - remove data from the start of a buffer
 * @skb : buffer to use
 * @len : amount of data to remove
 *
 * This function removes data from the start of a buffer, returning the memory to
 * the headroom. A pointer to the next data in the buffer is returned. Once the
 * data has been pulled future pushes will overwrite the old data.
 */

unsigned char *skb_pull( struct sk_buff *skb , unsigned int len )
{
        return skb_pull_inline(skb , len ) ;
}

static inline unsigned char *skb_pull_inline(struct sk_buff *skb , unsigned int len)
{
        return unlikely(len > skb->len ) ? NULL : __skb_pull(skb , len) ;
}

static inline unsigned char *__skb_pull(struct sk_buff *skb , unsigned int len)
{
        skb->len -= len ;
        BUG_ON(skb->len < skb->data_len ) ;
        return skb->data += len ;
}