linux之网络子系统-本机发包到本机 实现

一、前言

在linux之网络子系统-网络协议栈 发包收包详解-CSDN博客 文章中，详细介绍了跨主机之间的数据包发送的源码流程。除了跨主机，还有本机发包到本机是如何实现的？就是 saddr ip地址为 127.0.0.1 .

二、发送数据包到 127.0.0.1

首先，127.0.0.1 就是指 lo （本地回环网络设备）：

 这个lo设备是在 网络设备子系统 初始化时注册的：

static int __init net_dev_init(void)
{

.....
        if (register_pernet_device(&loopback_net_ops))
                goto out;
...

}

 接着看 loopback_net_ops：

/* Registered in net/core/dev.c */
struct pernet_operations __net_initdata loopback_net_ops = {
        .init = loopback_net_init,
};
 

接着  loopback_net_init：

/* Setup and register the loopback device. */
static __net_init int loopback_net_init(struct net *net)
{
        struct net_device *dev;
        int err;

        err = -ENOMEM;

//初始化 lo 网络设备
        dev = alloc_netdev(0, "lo", NET_NAME_UNKNOWN, loopback_setup); 
        if (!dev)
                goto out;

        dev_net_set(dev, net);

//注册lo 网络设备
        err = register_netdev(dev);
        if (err)
                goto out_free_netdev;

        BUG_ON(dev->ifindex != LOOPBACK_IFINDEX);
        net->loopback_dev = dev;
        return 0;

out_free_netdev:
        free_netdev(dev);
out:
        if (net_eq(net, &init_net))
                panic("loopback: Failed to register netdevice: %d\n", err);
        return err;
}
 

上面是 网络设备子系统初始化完成，那么如何被调用到？

根据之前的文章中，描述了跨主机的发包过程：

 发包过程中，到达 网络设备子系统 dev_queue_xmit 时，会选择 lo 网络设备驱动的ndo_start_xmit 回调函数。这个驱动没有实际的硬件设备，纯属软件意义上的驱动。

lo 驱动是如何定义 ndo_start_xmit 回调函数？

函数调用链：

loopback_net_init ->

        loopback_setup->

                gen_lo_setup

 static void loopback_setup(struct net_device *dev)
{
        gen_lo_setup(dev, (64 * 1024), &loopback_ethtool_ops, &eth_header_ops,
                     &loopback_ops, loopback_dev_free);
}

 loopback_ops 定义如下：

static const struct net_device_ops loopback_ops = {
        .ndo_init        = loopback_dev_init,
        .ndo_start_xmit  = loopback_xmit,
        .ndo_get_stats64 = loopback_get_stats64,
        .ndo_set_mac_address = eth_mac_addr,
};
 

 本机发送数据包时，调用 loopback_xmit 函数：

/* The higher levels take care of making this non-reentrant (it's
 * called with bh's disabled).
 */
static netdev_tx_t loopback_xmit(struct sk_buff *skb,
                                 struct net_device *dev)
{
        int len;

        skb_tx_timestamp(skb);

        /* do not fool net_timestamp_check() with various clock bases */
        skb->tstamp = 0;

        skb_orphan(skb);

        /* Before queueing this packet to netif_rx(),
         * make sure dst is refcounted.
         */
        skb_dst_force(skb);

        skb->protocol = eth_type_trans(skb, dev);

        len = skb->len;
        if (likely(netif_rx(skb) == NET_RX_SUCCESS)) // lo 驱动中直接调用 接收数据包的软中断。
                dev_lstats_add(dev, len);

        return NETDEV_TX_OK;
}
 

 看到了驱动与网络设备子系统的接口函数netif_rx ，然后会触发软中断，接收数据包。

上面已经把主机发包到本机的流程已经分析完毕，和跨主机的流程基本一致，都是到驱动层。

本机网络 IO 需要进行 IP 分片吗？

因为和正常的网络层处理过程一样，如果 skb 大于 MTU 的话，仍然会进行分片。
只不过 lo 的 MTU 比 Ethernet 要大很多。
通过 ifconfig 命令就可以查到，普通网卡一般为 1500，而 lO 虚拟接口能有 65535。

在内核源码中， 65535 是用 （64*1024）表示的，单位是字节。