网络收包处理流程（网络发包过程）
off999 2025-03-26 15:07 40 浏览 0 评论
互联网万处不在，身为一名工程师有必要了解下网络处理流程，大家都知道接收函数单单一个read函数就可以接收所有数据包，如以下简单几句代码就可以搞定。
int main ()
{
char buffer[64];
int sockfd = socket()AF_INET, SOCK_STREAM, 0)
CONNECT(sockfd, ...);
read(sockfd , buffer sizeof(buffer - 1))
...
}所以只要客户端有数据发送过来，服务端执行read就可以收到，其实这一行read背后隐藏很多细节工作，网络数据包如何到达协议栈的。本篇提及的网卡驱动以igb网卡为例，其他类型网卡工作过程类似，总结下网络大概的流程。
Linux网络收包总览
在TCP/IP网络分层模型里，整个协议栈被分成了物理层、链路层、网络层、传输层、应用层。应用层对应的是我们常见的Nginx、FTP等各种应用，也包括我们写的各种Linux服务端程序。Linux内核以及网卡驱动主要实现链路层、网络层、传输层这三层上的功能，内核为更上面的应用层提供socket接口来支持用户进程访问。以Linux的视角看到的TCP/IP网络分层模型应该是下面这幅图
编辑
TCP/IP网络分层模型
在Linux的源码中，网络设备驱动对应的逻辑位于drvier/net/ethernet，其中intel系列网卡的驱动在driver/net/ethernet/intel目录下，协议栈模块代码位于kernel和net目录下。
内核和网络设备驱动是通过中断的方式来处理的。当设备上有数据到达时，会被CPU相关的引脚触发一个电压变化，来通知CPU来处理数据。对于网络模块来说，由于处理过程比较复杂和耗时，如果在中断函数中完成所有的处理，将会导致中断处理函数优先级过高过度占用CPU，使得CPU无法响应其他设备，例如鼠标和键盘的消息。因此Linux中断处理函数是分上半部和下半部的。上半部只进行最简单的工作，快速处理然后释放CPU，接着CPU就可以允许其他中断进来。将剩下的绝大部分的工作都放到下半部，可以慢慢的处理。2.4以后得内核版本采用的下半部实现方式是软中断，由ksoftirqd内核线程全权处理。硬中断是通过给CPU物理引脚施加电压变化实现的，而软中断是通过给内存中的一个变量赋予二进制值以标记有软中断发生。
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梳理下整个流程：当网卡收到数据以后，以DMA的方式把网卡数据包收到的帧写到内存里，再向CPU发起一个中断，以通知CPU有数据到达。当CPU收到中断请求后，会去调用网络设备驱动注册的中断处理函数。网卡的中断处理函数并不做过过多工作，发出软中断请求，然后尽快释放CPU资源。ksoftirqd内核线程检测到有软中断请求到达，调用poll开始轮询收包，收到后交由各级协议栈处理。对于TCP包来说，会被放到用户socket的接收队列中
参考文章：深入理解Linux网络书籍第二章
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