Linux内核--网络栈实现分析（九）--传输层之UDP协议（下）

本文分析基于Linux Kernel 1.2.13

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作者：闫明

注：标题中的”（上）“，”（下）“表示分析过程基于数据包的传递方向：”（上）“表示分析是从底层向上分析、”（下）“表示分析是从上向下分析。

上篇分析了应用层经过BSD socket层到INET socket层的函数调用关系和数据的处理流程，INET层会调用具体的传输层协议，还是以UDP协议为例

udp_write()函数

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1. static int udp_write(struct sock *sk, unsigned char *buff, int len, int noblock,
2. unsigned flags)
3. {
4. return(udp_sendto(sk, buff, len, noblock, flags, NULL, 0));
5. }

在分析udp_sendto()函数之前，先了解一下sockaddr_in结构，这是标准的网络接口地址结构的定义

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1. struct sockaddr_in {
2. short int     sin_family; /* Address family   地址族 */
3. unsigned short int    sin_port;   /* Port number  端口号     */
4. struct in_addr    sin_addr;   /* Internet address 网络地址    */
5. /* Pad to size of `struct sockaddr'. */
6. unsigned char     __pad[__SOCK_SIZE__ - sizeof(short int) -
7. sizeof(unsigned short int) - sizeof(struct in_addr)];
8. };
9. #define sin_zero    __pad       /* for BSD UNIX comp. -FvK  */

udp_sentdto()函数

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1. static int udp_sendto(struct sock *sk, unsigned char *from, int len, int noblock,
2. unsigned flags, struct sockaddr_in *usin, int addr_len)
3. {
4. struct sockaddr_in sin;
5. int tmp;
6. /*
7. *  Check the flags. We support no flags for UDP sending
8. */
9. if (flags&~MSG_DONTROUTE)
10. return(-EINVAL);
11. /*
12. *  Get and verify the address.
13. */
14. if (usin) //如果usin不是空
15. {
16. if (addr_len < sizeof(sin))
17. return(-EINVAL);
18. memcpy(&sin,usin,sizeof(sin));
19. if (sin.sin_family && sin.sin_family != AF_INET)
20. return(-EINVAL);
21. if (sin.sin_port == 0)
22. return(-EINVAL);
23. }
24. else //usin为空
25. {
26. if (sk->state != TCP_ESTABLISHED)
27. return(-EINVAL);
28. sin.sin_family = AF_INET;//协议族
29. sin.sin_port = sk->dummy_th.dest;//目的端口
30. sin.sin_addr.s_addr = sk->daddr;//目的地址
31. }
32. /*
33. *  BSD socket semantics. You must set SO_BROADCAST to permit
34. *  broadcasting of data.
35. */
36. if(sin.sin_addr.s_addr==INADDR_ANY)//目的地址是全0地址，对应当前主机
37. sin.sin_addr.s_addr=ip_my_addr();//将目的地址设为当前主机的网络地址
38. if(!sk->broadcast && ip_chk_addr(sin.sin_addr.s_addr)==IS_BROADCAST)
39. return -EACCES;         /* Must turn broadcast on first */
40. sk->inuse = 1;
41. /* Send the packet. */
42. tmp = udp_send(sk, &sin, from, len, flags);//调用udp_send()真正的发送数据
43. /* The datagram has been sent off.  Release the socket. */
44. release_sock(sk);
45. return(tmp);
46. }

udp_send()函数

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1. static int udp_send(struct sock *sk, //要发送的数据包使用的协议对用的sock结构
2. struct sockaddr_in *sin,//目的端的标准的网络接口地址
3. unsigned char *from,//要发送的数据所在地址
4. int len,//发送数据的长度
5. int rt)
6. {
7. struct sk_buff *skb;
8. struct device *dev;
9. struct udphdr *uh;
10. unsigned char *buff;
11. unsigned long saddr;
12. int size, tmp;
13. int ttl;
14. /*
15. *  Allocate an sk_buff copy of the packet.
16. */
17. size = sk->prot->max_header + len;//计算大小为UDP最长表头+ 数据长度
18. skb = sock_alloc_send_skb(sk, size, 0, &tmp);//根据要发送的数据分配sk_buff结构空间并对当前套接字状态检查
19. if (skb == NULL)
20. return tmp;
21. skb->sk       = NULL;    /* to avoid changing sk->saddr */
22. skb->free     = 1;
23. skb->localroute = sk->localroute|(rt&MSG_DONTROUTE);
24. /*
25. *  Now build the IP and MAC header.
26. */
27. buff = skb->data;//将skb中的数据指针赋值给buff指针
28. saddr = sk->saddr;//本地地址
29. dev = NULL;
30. ttl = sk->ip_ttl;//生存时间
31. #ifdef CONFIG_IP_MULTICAST
32. if (MULTICAST(sin->sin_addr.s_addr))
33. ttl = sk->ip_mc_ttl;
34. #endif
35. tmp = sk->prot->build_header(skb, saddr, sin->sin_addr.s_addr,
36. &dev, IPPROTO_UDP, sk->opt, skb->mem_len,sk->ip_tos,ttl);//调用ip_build_header()创建IP报头和调用ip_send()创建MAC首部
37. skb->sk=sk;  /* So memory is freed correctly */
38. /*
39. *  Unable to put a header on the packet.
40. */
41. if (tmp < 0 )
42. {
43. sk->prot->wfree(sk, skb->mem_addr, skb->mem_len);
44. return(tmp);
45. }
46. buff += tmp;
47. saddr = skb->saddr; /*dev->pa_addr;*/
48. skb->len = tmp + sizeof(struct udphdr) + len;    /* len + UDP + IP + MAC */
49. skb->dev = dev;
50. /*
51. *  Fill in the UDP header. 填写UDP的报头
52. */
53. uh = (struct udphdr *) buff;
54. uh->len = htons(len + sizeof(struct udphdr));//数据包长度
55. uh->source = sk->dummy_th.source;//本地端口
56. uh->dest = sin->sin_port;//远端端口
57. buff = (unsigned char *) (uh + 1);
58. /*
59. *  Copy the user data.
60. */
61. memcpy_fromfs(buff, from, len);//复制用户数据
62. /*
63. *  Set up the UDP checksum.
64. */
65. udp_send_check(uh, saddr, sin->sin_addr.s_addr, skb->len - tmp, sk);//计算UDP报头的校验和
66. /*
67. *  Send the datagram to the interface.
68. */
69. udp_statistics.UdpOutDatagrams++;
70. sk->prot->queue_xmit(sk, dev, skb, 1);//调用IP层函数发送数据
71. return(len);
72. }

这样要发送的数据填充的sk_buff结构中之后再对UDP数据包添加IP数据报头和MAC帧的首部。最后调用IP层的发送函数发送数据包。