linux 协议栈(协议栈开发)

大家好，感谢邀请，今天来为大家分享一下linux 协议栈的问题，以及和协议栈开发的一些困惑，大家要是还不太明白的话，也没有关系，因为接下来将为大家分享，希望可以帮助到大家，解决大家的问题，下面就开始吧！

Linux网络编程之dpdk实现用户态协议栈

在本篇中，我们将深入探讨Linux网络编程中，如何利用dpdk（Data Plane Development Kit）来构建用户态的协议栈。首先，确保你已经在本地环境中搭建了dpdk环境，虽然这里并未详述搭建过程，网上能找到相关教程。

进行dpdk环境配置时，关键步骤如下：

检查网卡状态，通过ping测试验证其连通性。

确认网卡支持多队列，这是dpdk的基础，单中断模式不适用。

配置环境变量，可能通过shell脚本完成。

加载DPDK UIO模块，

加载VFIO模块，

加载KNI模块，

设置巨页以减少内存交换，例如512字节。

配置网络接口，比如eth0，需将其down并绑定到dpdk的pci地址。

在Windows环境下，需要管理员权限来配置静态IP表，包括添加新的静态表、确认适配器和MAC地址，以及清除静态表。

接下来，我们将介绍dpdk提供的API和数据结构，如struct rte_memzone、rte_mempool、rte_eth_dev_info等，它们是构建协议栈的基础。例如，rte_mempool用于内存管理，rte_eth_dev_info则包含了设备的驱动信息。

API函数如rte_eal_init用于初始化环境，rte_memzone_reserve用于预留内存，rte_mempool_create则用于创建内存池。这些函数在实现用户态协议栈时至关重要。

最后，dpdk通过一系列函数，如rte_eth_dev_start和rte_eth_rx_burst，来启动设备、设置接收队列并接收数据包，这些步骤是构建完整协议栈链路的关键步骤。实际操作中，你可以从创建mbuf内存池开始，配置设备，设置队列，然后处理收到的网络数据，包括解析以太网、IP、TCP/UDP等协议。

总结来说，dpdk为用户提供了在用户态处理网络数据的灵活性，通过自定义协议栈，可以实现从底层网络数据的捕获到高级协议解析的全过程。在调试和分析过程中，可以借助wareshark等工具进行数据包抓包和深度分析。

linux 网络路径中网络协议栈有几种

1.总述

Linux中用户空间的网络编程，是以socket为接口，一般创建一个sockfd= socket(family,type,protocol)，之后以该sockfd为参数，进行各种系统调用来实现网络通信功能。其中family指明使用哪种协议域（如INET、UNIX等），protocol指明该协议域中具体哪种协议（如INET中的TCP、UDP等），type表明该接口的类型（如STREAM、DGRAM等），一般设protocol=0，那么就会用该family中该type类型的默认协议（如INET中的STREAM默认就是TCP协议）。

Linux中利用module机制，层次分明地实现了这套协议体系，并具有很好的扩展性，其基本模块构成如下：

先看右边，顶层的socket模块提供一个sock_register()函数，供各个协议域模块使用，在全局的net_family[]数组中增加一项；各个协议域模块也提供一个类似的register_xx_proto()函数，供各个具体的协议使用，在该协议域私有的xx_proto[]数组中增加一项。这两个数组中的存放的都是指针，指向的数据结构如下图所示：

很明显它们是用来创建不同类型的socket接口的，且是一种分层次的创建过程，可想而知，顶层socket_create()完成一些共有的操作，如分配内存等，然后调用下一层create；协议域内的create()完成一些该协议域内共有的初始化工作；最后具体协议中的create()完成协议特有的初始化。具体的下一节讲。

再来看上图右边的，也是顶层socket模块提供的4个函数，前两个一般由具体协议模块调用，由于协议栈与应用层的交互，具体的后面会讲到。后两个一般有协议域模块调用，用于底层设备与协议栈间的交互。但这也不绝对，如在PPPOE协议中，这4个函数都由具体协议模块调用，这是因为PPPOX协议域内的共有部分不多，各个协议间几乎独立。这4个函数的功能及所用到的数据结构，在后面具体用到时会详细说明。

2.socket插口创建

首先来看一下最终创建好的socket插口由哪些部分组成，该结构是相当庞大的，这里只给出框架：

基本属性有state（listen、accept等），flags标志（blocked等），type类型，这里family和protocol都没有了，因为它们再创建时使用过了，已经被融入到socket结构中。

File指针指向一个file结构，在Linux中一个socket也被抽象为一个文件，所以在应用层一般通过标准的文件操作来操作它。

Ops指向一个struct proto_ops结构，它是每种协议特有的，应用层的系统调用，最终映射到网络栈中具体协议的操作方法。

Sk指向一个struct sock结构，而该结构在分配空间时，多分配了一点以作为该协议的私有部分，这里包含了该协议的具体信息，内容相当多。首先是一个struct sock_common结构，包含了协议的基本信息；然后是一个sk_prot_create指针，指向一个struct proto结构体，该结构体就是第一节中所述的，用proto_regsiter()注册到内核中的，它包含应用层到协议栈的交互操作和信息（也可以说成是Appà transport layer的交互信息）；然后还有一个sk_backlog_rcv函数指针，所指函数在协议栈处理完接收到的包之后调用，一般仅是把数据包放到该socket的接收队列中，等待APP读取；最后协议的私有部分里存放该协议的私有信息，如pppoe的sessionID、daddr，tcp的连接4元组等，这些信息很重要，利用它们来区分同一个协议中的多个socket。

附上出处链接：

Linux网络协议栈驱动发展的引擎linux的网络协议栈

Linux网络协议栈作为网络协议的基础性实现，是许多应用的核心组件，是网络技术的重要发展推动力。随着全球范围内越来越多的计算机网络产品与服务和手段逐渐增加，不同类型、结构和功能的Linux网络协议栈也不断出现，更好地支持和管理网络资源，为客户提供良好的网络性能。

Linux网络协议栈，是一组用来控制网络数据传输的包处理，其中包含多个子层，每层实现不同的功能。比如用户层（User）主要是实现用户的程序和资源的访问和操作；传输层（Transport）负责建立网络连接，传输数据，并进行流量控制和其他处理；网络层（Network）主要是路由分发、管理IP地址，协调网络的路径问题；数据链路层（Data Link）主要是管理网络数据传输的起点和终点，通过建立和维护链路，来保证数据传输的可靠性。例如，一段代码可以提供以下功能：

#include

int main(){

//打开 TCP/IP套接字

int sockfd= socket(AF_INET,SOCK_STREAM, 0);

//建立连接

connect(sockfd,(struct sockaddr*)&serveraddr, sizeof(serveraddr));

//发送/接收信息

send(sockfd, message, length, 0);

recv(sockfd, result, length, 0);

//关闭套接字

close(sockfd);

return 0;

}

Linux网络协议栈的灵活性、兼容性和安全性对网络设备、操作系统和软件应用的发展至关重要。目前，它被广泛应用于企业IT网络、云计算、大数据、物联网、无线通讯等多个领域。它有助于提高系统性能，简化网络安全和管理，支持互联网服务，以及提高计算机网络的可用性和可靠性。 Linux网络协议栈已经成为企业网络的首要支撑，成为推进网络协议驱动发展的引擎。