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Linux GSO逻辑深入分析

2019-10-11 01:59

Linux GSO逻辑分析

——lvyilong316

(注:kernel版本linux 2.6.32)

    GSO用来扩展之前的TSO,目前已经并入upstream内核。TSO只能支持tcp协议,而GSO可以支持tcpv4, tcpv6, udp等协议。在GSO之前,skb_shinfo(skb)有两个成员ufo_size, tso_size,分别表示udp fragmentation offloading支持的分片长度,以及tcp segmentation offloading支持的分段长度,现在都用skb_shinfo(skb)->gso_size代替。

skb_shinfo(skb)->ufo_segs, skb_shinfo(skb)->tso_segs也被替换成了skb_shinfo(skb)->gso_segs,表示分片的个数。

gso用来delay 大包的分片,所以一直到dev_hard_start_xmit函数才会调用到。

l   dev_hard_start_xmit

 1 int dev_hard_start_xmit(struct sk_buff *skb, struct net_device *dev,
 2 
 3             struct netdev_queue *txq)
 4 
 5 {
 6 
 7     const struct net_device_ops *ops = dev->netdev_ops;
 8 
 9     int rc;
10 
11  
12 
13     if (likely(!skb->next)) {
14 
15         if (!list_empty(&ptype_all))
16 
17             dev_queue_xmit_nit(skb, dev);
18 
19         //判断网卡是否需要协议栈负责gso
20 
21         if (netif_needs_gso(dev, skb)) {
22 
23 //真正负责GSO操作的函数
24 
25             if (unlikely(dev_gso_segment(skb)))
26 
27                 goto out_kfree_skb;
28 
29             if (skb->next)
30 
31                 goto gso;
32 
33         }
34 
35 //……
36 
37 gso:
38 
39     do {
40 
41 //指向GSO分片后的一个skb
42 
43         struct sk_buff *nskb = skb->next;
44 
45         skb->next = nskb->next;
46 
47         nskb->next = NULL;
48 
49         if (dev->priv_flags & IFF_XMIT_DST_RELEASE)
50 
51             skb_dst_drop(nskb);
52 
53 //将通过GSO分片后的包逐个发出
54 
55         rc = ops->ndo_start_xmit(nskb, dev);
56 
57         if (unlikely(rc != NETDEV_TX_OK)) {
58 
59             nskb->next = skb->next;
60 
61             skb->next = nskb;
62 
63             return rc;
64 
65         }
66 
67         txq_trans_update(txq);
68 
69         if (unlikely(netif_tx_queue_stopped(txq) && skb->next))
70 
71             return NETDEV_TX_BUSY;
72 
73     } while (skb->next);
74 
75  
76 
77     skb->destructor = DEV_GSO_CB(skb)->destructor;
78 
79  
80 
81 out_kfree_skb:
82 
83     kfree_skb(skb);
84 
85     return NETDEV_TX_OK;
86 
87 }

    那是不是所有skb在发送时都要经过GSO的逻辑呢?显然不是,只有通过netif_needs_gso判断才会进入GSO的逻辑,下面我们看下netif_needs_gso是如何判断的。

 1 static inline int netif_needs_gso(struct net_device *dev, struct sk_buff *skb)
 2 
 3 {
 4 
 5     return skb_is_gso(skb) &&
 6 
 7            (!skb_gso_ok(skb, dev->features) ||
 8 
 9         unlikely(skb->ip_summed != CHECKSUM_PARTIAL));
10 
11 }

注意这里最后用了一个unlikely,因为如果通过前面的判断,说明网卡是支持GSO的,而一般网卡支持GSO也就会支持CHECKSUM_PARTIAL。进入GSO处理的第一个前提是skb_is_gso函数返回真,看下skb_is_gso的逻辑:

1 static inline int skb_is_gso(const struct sk_buff *skb)
2 
3 {   
4 
5     return skb_shinfo(skb)->gso_size;
6 
7 }

skb_is_gso的逻辑很简单,返回skb_shinfo(skb)->gso_size,所以进入GSO处理逻辑的必要条件之一是skb_shinfo(skb)->gso_size不为0,那么这个字段的含义是什么呢?gso_size表示生产GSO大包时的数据包长度,一般时mss的整数倍。下面看skb_gso_ok,如果这个函数返回False,就可以进入GSO处理逻辑。

1 static inline int skb_gso_ok(struct sk_buff *skb, int features)
2 
3 {
4 
5     return net_gso_ok(features, skb_shinfo(skb)->gso_type) &&
6 
7            (!skb_has_frags(skb) || (features & NETIF_F_FRAGLIST));
8 
9 }

skb_shinfo(skb)->gso_type包括SKB_GSO_TCPv4, SKB_GSO_UDPv4,同时NETIF_F_XXX的标志也增加了相应的bit,标识设备是否支持TSO, GSO, e.g. 

1 NETIF_F_TSO = SKB_GSO_TCPV4 << NETIF_F_GSO_SHIFT
2 
3 NETIF_F_UFO = SKB_GSO_UDPV4 << NETIF_F_GSO_SHIFT
4 
5 #define NETIF_F_GSO_SHIFT 16

通过以上三个函数分析,以下三个情况需要协议栈负责GSO。

图片 1

    下面看GSO的协议栈处理逻辑,入口就是dev_gso_segment。

l   dev_gso_segment

    协议栈的GSO逻辑是在dev_gso_segment中进行的。这个函数主要完成对skb的分片,并将分片存放在原始skb的skb->next中,这也是GSO的主要工作

 1 static int dev_gso_segment(struct sk_buff *skb)
 2 
 3 {
 4 
 5     struct net_device *dev = skb->dev;
 6 
 7     struct sk_buff *segs;
 8 
 9     int features = dev->features & ~(illegal_highdma(dev, skb) ?
10 
11                      NETIF_F_SG : 0);
12 
13  
14 
15     segs = skb_gso_segment(skb, features);
16 
17  
18 
19     /* Verifying header integrity only. */
20 
21     if (!segs)
22 
23         return 0;
24 
25  
26 
27     if (IS_ERR(segs))
28 
29         return PTR_ERR(segs);
30 
31  
32 
33     skb->next = segs;
34 
35     DEV_GSO_CB(skb)->destructor = skb->destructor;
36 
37     skb->destructor = dev_gso_skb_destructor;
38 
39  
40 
41     return 0;
42 
43 }

    主要分片逻辑由skb_gso_segment来处理,这里我们主要看下析构过程,此时skb经过分片之后已经是一个skb list,通过skb->next串在一起,此时把初始的skb->destructor函数存到skb->cb中,然后把skb->destructor变更为dev_gso_skb_destructor。dev_gso_skb_destructor会把skb->next一个个通过kfree_skb释放掉,最后调用DEV_GSO_CB(skb)->destructor,即skb初始的析构函数做最后的清理。

l   skb_gso_segment

这个函数将skb分片,并返回一个skb list。如果skb不需要分片则返回NULL。

 1 struct sk_buff *skb_gso_segment(struct sk_buff *skb, int features)
 2 
 3 {
 4 
 5     struct sk_buff *segs = ERR_PTR(-EPROTONOSUPPORT);
 6 
 7     struct packet_type *ptype;
 8 
 9     __be16 type = skb->protocol;
10 
11     int err;
12 
13  
14 
15     skb_reset_mac_header(skb);
16 
17     skb->mac_len = skb->network_header - skb->mac_header;
18 
19     __skb_pull(skb, skb->mac_len);
20 
21     //如果skb->ip_summed 不是 CHECKSUM_PARTIAL,那么报个warning,因为GSO类型的skb其ip_summed一般都是CHECKSUM_PARTIAL
22 
23     if (unlikely(skb->ip_summed != CHECKSUM_PARTIAL)) {
24 
25         struct net_device *dev = skb->dev;
26 
27         struct ethtool_drvinfo info = {};
28 
29         WARN(……);
30 
31         if (skb_header_cloned(skb) &&
32 
33             (err = pskb_expand_head(skb, 0, 0, GFP_ATOMIC)))
34 
35             return ERR_PTR(err);
36 
37     }
38 
39     rcu_read_lock();
40 
41     list_for_each_entry_rcu(ptype, &ptype_base[ntohs(type) & PTYPE_HASH_MASK], list) {
42 
43         if (ptype->type == type && !ptype->dev && ptype->gso_segment) {
44 
45             if (unlikely(skb->ip_summed != CHECKSUM_PARTIAL)) {
46 
47                 // 如果ip_summed != CHECKSUM_PARTIAL,则调用上层协议的gso_send_check
48 
49                 err = ptype->gso_send_check(skb);
50 
51                 segs = ERR_PTR(err);
52 
53                 if (err || skb_gso_ok(skb, features))
54 
55                     break;
56 
57                 __skb_push(skb, (skb->data -
58 
59                 skb_network_header(skb)));
60 
61         }
62 
63            //把skb->data指向network header,调用上层协议的gso_segment完成分片
64 
65             segs = ptype->gso_segment(skb, features);
66 
67             break;
68 
69         }
70 
71     }
72 
73     rcu_read_unlock();
74 
75 //把skb->data再次指向mac header
76 
77     __skb_push(skb, skb->data - skb_mac_header(skb));
78 
79  
80 
81     return segs;
82 
83 }

 

  最终追调用上层协议的gso处理函数,对于IP协议,在注册IP的packet_type时,其gso处理函数被初始化为inet_gso_segment。下面我们看inet_gso_segment的处理流程。

l   inet_gso_segment

   ./net/ipv4/af_inet.c

IP层GSO操作只是提供接口给链路层来访问传输层(TCP、UDP),因此IP层实现的接口只是根据分段数据报获取对应的传输层接口,并对完成GSO分段后的IP数据报重新计算校验和。

static struct sk_buff *inet_gso_segment(struct sk_buff *skb, int features)

{

    struct sk_buff *segs = ERR_PTR(-EINVAL);

    struct iphdr *iph;

    const struct net_protocol *ops;

    int proto;

    int ihl;

    int id;

    unsigned int offset = 0;



    if (!(features & NETIF_F_V4_CSUM))

        features &= ~NETIF_F_SG;

   //校验待软GSO分段的的skb,其gso_tpye是否存在其他非法值

    if (unlikely(skb_shinfo(skb)->gso_type &

             ~(SKB_GSO_TCPV4 |

               SKB_GSO_UDP |

               SKB_GSO_DODGY |

               SKB_GSO_TCP_ECN |

               0)))

        goto out;

    //分段数据至少大于IP首部长度

    if (unlikely(!pskb_may_pull(skb, sizeof(*iph))))

        goto out;

    //检验首部中的长度字段是否有效

    iph = ip_hdr(skb);

    ihl = iph->ihl * 4;

    if (ihl < sizeof(*iph))

        goto out;

   //再次通过首部中的长度字段检测skb长度是否有效

  if (unlikely(!pskb_may_pull(skb, ihl)))

        goto out;

    //注意:这里已经将data偏移到了传送层头部了,去掉了IP头

    __skb_pull(skb, ihl);

    skb_reset_transport_header(skb);//设置传输层头部位置

    iph = ip_hdr(skb);

    id = ntohs(iph->id);//取出首部中的id字段

    proto = iph->protocol & (MAX_INET_PROTOS - 1);//取出IP首部的协议值,用于定位与之对应的传输层接口(tcp还是udp)

    segs = ERR_PTR(-EPROTONOSUPPORT);



    rcu_read_lock();

    ops = rcu_dereference(inet_protos[proto]);//根据协议字段取得上层的协议接口

    if (likely(ops && ops->gso_segment))

        segs = ops->gso_segment(skb, features);//调用上册协议的GSO处理函数

    rcu_read_unlock();



    if (!segs || IS_ERR(segs))

        goto out;

    //开始处理分段后的skb

    skb = segs;

    do {

        iph = ip_hdr(skb);

        if (proto == IPPROTO_UDP) {//对于UDP进行的IP分片的头部处理逻辑

            iph->id = htons(id);//所有UDP的IP分片id都相同

            iph->frag_off = htons(offset >> 3);//ip头部偏移字段单位为8字节

            if (skb->next != NULL)

                iph->frag_off |= htons(IP_MF);//设置分片标识

            offset  = (skb->len - skb->mac_len - iph->ihl * 4);

        } else

        iph->id = htons(id  );//对于TCP报,分片后IP头部中id加1

        iph->tot_len = htons(skb->len - skb->mac_len);

        iph->check = 0;

        //计算校验和,只是IP头部的

        iph->check = ip_fast_csum(skb_network_header(skb), iph->ihl);

    } while ((skb = skb->next));



out:

    return segs;

}

这里有个问题,UDP经过GSO分片后每个分片的IP头部id是一样的,这个符合IP分片的逻辑,但是为什么TCP的GSO分片,IP头部的id会依次加1呢?原因是: tcp建立三次握手的过程中产生合适的mss(具体的处理机制参见TCP/IP详解P257),这个mss肯定是<=网络层的最大路径MTU,然后tcp数据封装成ip数据包通过网络层发送,当服务器端传输层接收到tcp数据之后进行tcp重组。所以正常情况下tcp产生的ip数据包在传输过程中是不会发生分片的!由于GSO应该保证对外透明,所以其效果应该也和在TCP层直接分片的效果是一样的,所以这里对UDP的处理是IP分片逻辑,但对TCP的处理是构造新的skb逻辑

小结:对于GSO

    UDP:所有分片ip头部id都相同,设置IP_MF分片标志(除最后一片) (等同于IP分片)

    TCP:分片后,每个分片IP头部中id加1, (等同于TCP分段)

 

下面分别看对于TCP和UDP调用不通的GSO处理函数。对于TCP其GSO处理函数为tcp_tso_segment。

l   tcp_tso_segment

./net/ipv4/tcp.c

  1 struct sk_buff *tcp_tso_segment(struct sk_buff *skb, int features)
  2 
  3 {
  4 
  5     struct sk_buff *segs = ERR_PTR(-EINVAL);
  6 
  7     struct tcphdr *th;
  8 
  9     unsigned thlen;
 10 
 11     unsigned int seq;
 12 
 13     __be32 delta;
 14 
 15     unsigned int oldlen;
 16 
 17     unsigned int mss;
 18 
 19     //检测报文长度至少由tcp头部长度
 20 
 21     if (!pskb_may_pull(skb, sizeof(*th)))
 22 
 23         goto out;
 24 
 25  
 26 
 27     th = tcp_hdr(skb);
 28 
 29     thlen = th->doff * 4;//TCP头部的长度字段单位为4字节
 30 
 31     if (thlen < sizeof(*th))
 32 
 33         goto out;
 34 
 35    //再次通过首部中的长度字段检测skb长度是否有效
 36 
 37     if (!pskb_may_pull(skb, thlen))
 38 
 39         goto out;
 40 
 41     //把tcp header移到skb header里,把skb->len存到oldlen中,此时skb->len就只有ip payload的长度(包含TCP首部)
 42 
 43     oldlen = (u16)~skb->len;
 44 
 45     __skb_pull(skb, thlen); //data指向tcp payload
 46 
 47     //这里可以看出gso_size的含义就是mss
 48 
 49     mss = skb_shinfo(skb)->gso_size;
 50 
 51     if (unlikely(skb->len <= mss))//如果skb长度小于mss就不需要GSO分片处理了
 52 
 53         goto out;
 54 
 55     if (skb_gso_ok(skb, features | NETIF_F_GSO_ROBUST)) {
 56 
 57         /* Packet is from an untrusted source, reset gso_segs. */
 58 
 59         int type = skb_shinfo(skb)->gso_type;
 60 
 61         //校验待软GSO分段的的skb,其gso_tpye是否存在其他非法值
 62 
 63         if (unlikely(type &
 64 
 65                  ~(SKB_GSO_TCPV4 |
 66 
 67                    SKB_GSO_DODGY |
 68 
 69                    SKB_GSO_TCP_ECN |
 70 
 71                    SKB_GSO_TCPV6 |
 72 
 73                    0) ||
 74 
 75                  !(type & (SKB_GSO_TCPV4 | SKB_GSO_TCPV6))))
 76 
 77             goto out;
 78 
 79         //计算出skb按照mss的长度需要分多少片,赋值给gso_segs
 80 
 81         skb_shinfo(skb)->gso_segs = DIV_ROUND_UP(skb->len, mss);
 82 
 83  
 84 
 85         segs = NULL;
 86 
 87         goto out;
 88 
 89     }
 90 
 91     //skb_segment是真正的分段实现,后面再分析
 92 
 93     segs = skb_segment(skb, features);
 94 
 95     if (IS_ERR(segs))
 96 
 97         goto out;
 98 
 99  
100 
101     delta = htonl(oldlen   (thlen   mss));
102 
103  
104 
105     skb = segs;
106 
107     th = tcp_hdr(skb);
108 
109     seq = ntohl(th->seq);
110 
111     //下面是设置每个分片的tcp头部信息
112 
113     do {
114 
115         th->fin = th->psh = 0;
116 
117         //计算每个分片的校验和
118 
119         th->check = ~csum_fold((__force __wsum)((__force u32)th->check  
120 
121                        (__force u32)delta));
122 
123         if (skb->ip_summed != CHECKSUM_PARTIAL)
124 
125             th->check =csum_fold(csum_partial(skb_transport_header(skb),
126 
127                             thlen, skb->csum));
128 
129         //重新初始化每个分片的序列号
130 
131         seq  = mss;
132 
133         skb = skb->next;
134 
135         th = tcp_hdr(skb);
136 
137  
138 
139         th->seq = htonl(seq);
140 
141         th->cwr = 0;
142 
143     } while (skb->next);
144 
145  
146 
147     delta = htonl(oldlen   (skb->tail - skb->transport_header)  
148 
149               skb->data_len);
150 
151     th->check = ~csum_fold((__force __wsum)((__force u32)th->check  
152 
153                 (__force u32)delta));
154 
155     if (skb->ip_summed != CHECKSUM_PARTIAL)
156 
157         th->check = csum_fold(csum_partial(skb_transport_header(skb),
158 
159                            thlen, skb->csum));
160 
161  
162 
163 out:
164 
165     return segs;
166 
167 }

 

    从上面可以看出,每个TCP的GSO分片是包含了TCP头部信息的,这也符合TCP层的分段逻辑。另外注意这里传递给skb_segment做分段时是不带TCP首部的。对于UDP,其GSO处理函数为udp4_ufo_fragment。

l   udp4_ufo_fragment

./net/ipv4/udp.c

 1 struct sk_buff *udp4_ufo_fragment(struct sk_buff *skb, int features)
 2 
 3 {
 4 
 5     struct sk_buff *segs = ERR_PTR(-EINVAL);
 6 
 7     unsigned int mss;
 8 
 9     int offset;
10 
11     __wsum csum;
12 
13  
14 
15     mss = skb_shinfo(skb)->gso_size;
16 
17     if (unlikely(skb->len <= mss))
18 
19         goto out;
20 
21  
22 
23     if (skb_gso_ok(skb, features | NETIF_F_GSO_ROBUST)) {
24 
25         /* Packet is from an untrusted source, reset gso_segs. */
26 
27         int type = skb_shinfo(skb)->gso_type;
28 
29  
30 
31         if (unlikely(type & ~(SKB_GSO_UDP | SKB_GSO_DODGY) ||
32 
33                  !(type & (SKB_GSO_UDP))))
34 
35             goto out;
36 
37  
38 
39         skb_shinfo(skb)->gso_segs = DIV_ROUND_UP(skb->len, mss);
40 
41  
42 
43         segs = NULL;
44 
45         goto out;
46 
47     }
48 
49  
50 
51     /* Do software UFO. Complete and fill in the UDP checksum as HW cannot
52 
53      * do checksum of UDP packets sent as multiple IP fragments.
54 
55 */
56 
57     //计算udp的checksum
58 
59     offset = skb->csum_start - skb_headroom(skb);
60 
61     csum = skb_checksum(skb, offset, skb->len - offset, 0);
62 
63     offset  = skb->csum_offset;
64 
65     *(__sum16 *)(skb->data   offset) = csum_fold(csum);
66 
67     skb->ip_summed = CHECKSUM_NONE;
68 
69     //这里传递给skb_segment做分片时是没有将UDP首部去除的
70 
71     segs = skb_segment(skb, features);
72 
73 out:
74 
75     return segs;
76 
77 }

 

注意这里传递给skb_segment 做分片是带有udp首部的,分片将udp首部作为普通数据切分,这也意味着对于udp的GSO分片,只有第一片有UDP首部。udp的分段其实和ip的分片没什么区别,只是多一个计算checksum的步骤,下面看完成分片的关键函数skb_segment。

l   skb_segment

/net/core/skbuff.c

  1 struct sk_buff *skb_segment(struct sk_buff *skb, int features)
  2 
  3 {
  4 
  5     struct sk_buff *segs = NULL;
  6 
  7     struct sk_buff *tail = NULL;
  8 
  9     struct sk_buff *fskb = skb_shinfo(skb)->frag_list;
 10 
 11     unsigned int mss = skb_shinfo(skb)->gso_size;
 12 
 13     unsigned int doffset = skb->data - skb_mac_header(skb);//mac头+ip头+tcp头 或mac头+ip头(对于UDP传入时没有将头部偏移过去)
 14 
 15     unsigned int offset = doffset;
 16 
 17     unsigned int headroom;
 18 
 19     unsigned int len;
 20 
 21     int sg = features & NETIF_F_SG;
 22 
 23     int nfrags = skb_shinfo(skb)->nr_frags;
 24 
 25     int err = -ENOMEM;
 26 
 27     int i = 0;
 28 
 29     int pos;
 30 
 31  
 32 
 33     __skb_push(skb, doffset);
 34 
 35     headroom = skb_headroom(skb);
 36 
 37     pos = skb_headlen(skb);//pos初始化为线性区长度
 38 
 39  
 40 
 41     do {
 42 
 43         struct sk_buff *nskb;
 44 
 45         skb_frag_t *frag;
 46 
 47         int hsize;
 48 
 49         int size;
 50 
 51         // offset为分片已处理的长度,len为skb->len减去直到offset的部分。开始时,offset只是mac header   ip header   tcp header的长度,len即tcp payload的长度。随着segment增加, offset每次都增加mss长度。因此len的定义是每个segment的payload长度(最后一个segment的payload可能小于一个mss长度)
 52 
 53         len = skb->len - offset;
 54 
 55         if (len > mss)//len为本次要创建的新分片的长度
 56 
 57             len = mss;
 58 
 59        // hsize为线性区部分的payload减去offset后的大小,如果hsize小于0,那么说明payload在skb的frags或frag_list中。随着offset一直增长,必定会有hsize一直<0的情况开始出现,除非skb是一个完全linearize化的skb
 60 
 61         hsize = skb_headlen(skb) - offset;
 62 
 63         //这种情况说明线性区已经没有tcp payload的部分,需要pull数据过来
 64  
 65         if (hsize < 0)
 66 
 67 hsize = 0;
 68 
 69        //如果不支持NETIF_F_SG或者hsize大于len,那么hsize就为len(本次新分片的长度),此时说明segment的payload还在skb 线性区中
 70 
 71         if (hsize > len || !sg)
 72 
 73             hsize = len;
 74 
 75  
 76 
 77         if (!hsize && i >= nfrags) {// hsize为0,表示需要从frags数组或者frag_list链表中拷贝出数据,i >= nfrags说明frags数组中的数据也拷贝完了,下面需要从frag_list链表中拷贝数据了
 78 
 79             BUG_ON(fskb->len != len);
 80 
 81  
 82 
 83 pos  = len;
 84 
 85             //frag_list的数据不用真的拷贝,只需要拷贝其skb描述符,就可以复用其数据区
 86 
 87             nskb = skb_clone(fskb, GFP_ATOMIC);//拷贝frag_list中的skb的描述符
 88 
 89             fskb = fskb->next;//指向frag_list的下一个skb元素
 90 
 91  
 92 
 93             if (unlikely(!nskb))
 94 
 95                 goto err;
 96 
 97  
 98 
 99              hsize = skb_end_pointer(nskb) - nskb->head;
100 
101             //保证新的skb的headroom有mac header ip header tcp/udp header的大小
102 
103             if (skb_cow_head(nskb, doffset   headroom)) {
104 
105                 kfree_skb(nskb);
106 
107                 goto err;
108 
109             }
110 
111            //调整truesize,使其包含本次已分片的数据部分长度(hsize)
112 
113             nskb->truesize  = skb_end_pointer(nskb) - nskb->head -
114 
115                       hsize;
116 
117             skb_release_head_state(nskb);
118 
119             __skb_push(nskb, doffset);
120 
121         } else {//数据从线性区或者frags数组中取得
122 
123             //注意,每次要拷贝出的数据长度为len,其中hsize位于线性区
124 
125             nskb = alloc_skb(hsize   doffset   headroom,GFP_ATOMIC);
126 
127  
128 
129             if (unlikely(!nskb))
130 
131                 goto err;
132 
133             skb_reserve(nskb, headroom);
134 
135             __skb_put(nskb, doffset);
136 
137         }
138 
139  
140 
141         if (segs)
142 
143             tail->next = nskb;
144 
145         else
146 
147             segs = nskb;
148 
149         tail = nskb;
150 
151         //拷贝skb结构中的成员
152 
153         __copy_skb_header(nskb, skb);
154 
155         nskb->mac_len = skb->mac_len;
156 
157  
158 
159         /* nskb and skb might have different headroom */
160 
161         if (nskb->ip_summed == CHECKSUM_PARTIAL)
162 
163             nskb->csum_start  = skb_headroom(nskb) - headroom;
164 
165  
166 
167         skb_reset_mac_header(nskb);
168 
169         skb_set_network_header(nskb, skb->mac_len);
170 
171         nskb->transport_header = (nskb->network_header  
172 
173         skb_network_header_len(skb));
174 
175        //把skb->data开始doffset长度的内容拷贝到nskb->data中
176 
177         skb_copy_from_linear_data(skb, nskb->data, doffset);
178 
179         // fskb被初始化为skb_shinfo(skb)->frag_list,现在如果不再相等,说明已经开始拷贝frag_list链表中的数据,不用继续后面的逻辑了(后面的逻辑是从线性区或者frags数组中拷贝的逻辑)
180 
181         if (fskb != skb_shinfo(skb)->frag_list)
182 
183             continue;
184 
185         //如果不支持NETIF_F_SG,说明frags数组中没有数据,只考虑从线性区中拷贝数据
186 
187         if (!sg) {
188 
189             nskb->ip_summed = CHECKSUM_NONE;
190 
191            //注意,每次要拷贝出的数据长度为len,其中hsize位于线性区
192 
193             nskb->csum = skb_copy_and_csum_bits(skb, offset,
194 
195                                 skb_put(nskb, len), len, 0);
196 
197             continue;
198 
199         }
200 
201  
202 
203         frag = skb_shinfo(nskb)->frags;
204 
205         //如果hsize不为0,那么拷贝hsize的内容到nskb的线性区中
206 
207         skb_copy_from_linear_data_offset(skb, offset,skb_put(nskb, hsize), hsize);
208 
209         //注意:每次要拷贝的数据长度是len,其中hsize是位于线性区中,但是随着线性区数据逐渐被处理,hsize可能不够len,这时剩下的(len-hsize)长度就要从frags数组中拷贝了
210 
211        while (pos < offset   len && i < nfrags) { //从frags数组中拷贝数据
212 
213             *frag = skb_shinfo(skb)->frags[i];
214 
215             get_page(frag->page);
216 
217             size = frag->size;
218 
219            //pos初始为线性区长度,后来表示已经被拷贝的长度
220 
221             if (pos < offset) {
222 
223                 frag->page_offset  = offset - pos;
224 
225                 frag->size -= offset - pos;
226 
227             }
228 
229             //frags数组中的数据并不是真的拷贝,而是nskb的frags数组直接指向相应的page
230 
231             skb_shinfo(nskb)->nr_frags  ;
232 
233  
234 
235             if (pos   size <= offset   len) {
236 
237                 i  ;
238 
239                 pos  = size;
240 
241             } else {
242 
243                 frag->size -= pos   size - (offset   len);
244 
245                 goto skip_fraglist;
246 
247             }
248 
249             frag  ;
250 
251         }
252 
253          //如果把frags数组中的数据拷贝完还不够len长度,则需要从frag_list中拷贝了
254 
255         if (pos < offset   len) {
256 
257             struct sk_buff *fskb2 = fskb;//指向frag_list
258 
259  
260 
261             BUG_ON(pos   fskb->len != offset   len);
262 
263  
264 
265             pos  = fskb->len;
266 
267             fskb = fskb->next;
268 
269  
270 
271             if (fskb2->next) {
272 
273                 fskb2 = skb_clone(fskb2, GFP_ATOMIC);
274 
275                 if (!fskb2)
276 
277                     goto err;
278 
279             } else
280 
281                 skb_get(fskb2);
282 
283  
284 
285 SKB_FRAG_ASSERT(nskb);
286 
287             //这里也不是真的拷贝数据,而是nskb的frag_list直接链上老的frag_list中的元素
288 
289             skb_shinfo(nskb)->frag_list = fskb2;
290 
291         }
292 
293 skip_fraglist:
294 
295         nskb->data_len = len - hsize;
296 
297         nskb->len  = nskb->data_len;
298 
299         nskb->truesize  = nskb->data_len;
300 
301     } while ((offset  = len) < skb->len);//完成一个nskb之后,继续下一个seg,一直到offset >= skb->len
302 
303     return segs;
304 
305  
306 
307 err:
308 
309     while ((skb = segs)) {
310 
311         segs = skb->next;
312 
313         kfree_skb(skb);
314 
315     }
316 
317     return ERR_PTR(err);
318 
319 }

    从上面的分片过程可以看出,分成的小skb并不一定都是线性话的,如果之前的skb存在frags数组或者frag_list,则分成的小skb也可能有指向非线性区域。并不用担心网卡不支持分散聚合IO,因为之前如果能产生这些非线性数据,就说明网卡一定是支持的。

最后回顾下整个协议栈的GSO处理逻辑,如下图:

 图片 2

我们再看一下skb组织形式在GSO前后的变化:

图片 3

    GSO之后如下,注意GSO之后也是可能带有frags的。

图片 4

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