分析Linux UDP源码实现原理-猿码集

1. Linux UDP源码实现概述

Linux UDP（User Datagram Protocol，用户数据报协议）是一种无连接的传输协议，常用于在网络上发送和接收数据。Linux操作系统为UDP提供了一套完整的实现，具体的源码可以在内核代码中找到。

2. UDP相关数据结构

2.1 struct udp_sock

在Linux内核中，UDP套接字（socket）被表示为struct udp_sock结构体。该结构体定义了UDP套接字的各种属性和操作。

重要成员：

inet_sock：包含基础网络套接字的属性

pcsk：指向UDP协议控制块的指针

2.2 struct sk_buff

struct sk_buff {
    // ...
    struct sock *sk;             /* Associated sk_buff_socket */
    // ...
}

struct sk_buff是Linux内核中用于表示网络数据报的结构体。它包含了接收或发送的数据以及与该数据相关的元数据。其中，sk_buff的成员sk指向关联的socket，用于处理接收到的数据报。

2.3 UDP头部

struct udphdr {
    __be16   source;
    __be16   dest;
    __be16   len;
    __sum16  check;
};

UDP头部是UDP数据报的一部分，它包含了源端口、目的端口、长度和校验和等字段。

3. UDP数据报的发送

UDP数据报的发送过程涉及到的函数主要有udp_sendmsg()和udp_send_skb()。

3.1 udp_sendmsg()

int udp_sendmsg(struct socket *sock, struct msghdr *msg, size_t len)
{
    // ...
    err = udp_send_skb(skb, flags);
    // ...
}

udp_sendmsg()函数是UDP数据报的入口函数，负责处理用户程序通过sendto()等系统调用发送数据报的请求。它首先将用户传入的数据封装成一个struct msghdr结构体，并调用udp_send_skb()函数发送数据报。

3.2 udp_send_skb()

int udp_send_skb(struct sk_buff *skb, int flags)
{
    // ...
    err = ip_queue_xmit(skb, &rt, more, &cork);
    // ...
}

udp_send_skb()函数通过调用ip_queue_xmit()函数将封装好的数据报发送出去。ip_queue_xmit()函数负责将数据报添加到发送队列，并调用网络层协议发送数据。

4. UDP数据报的接收

UDP数据报的接收过程中涉及到的函数主要有udp_recvmsg()和udp_queue_rcv_skb()。

4.1 udp_recvmsg()

int udp_recvmsg(struct sock *sk, struct msghdr *msg, size_t len, int nonblock, int flags)
{
    // ...
    err = udp_queue_rcv_skb(sk, skb);
    // ...
}

udp_recvmsg()函数是UDP数据报的入口函数，负责处理内核接收到数据报后的操作。它首先从接收队列中获取一个skb（网络数据报），然后调用udp_queue_rcv_skb()函数处理接收到的数据。

4.2 udp_queue_rcv_skb()

int udp_queue_rcv_skb(struct sock *sk, struct sk_buff *skb)
{
    // ...
    sk_filter(sk, skb);
    // ...
}

udp_queue_rcv_skb()函数会调用sk_filter()函数对接收到的skb进行筛选，只有满足过滤条件的数据包会被交给上层应用程序处理。

5. 结语

本文介绍了Linux UDP源码实现的基本原理。UDP的发送和接收都是通过调用一系列的函数来完成的，包括udp_sendmsg()、udp_send_skb()、udp_recvmsg()、udp_queue_rcv_skb()等。在UDP发送时，用户程序调用sendto()等系统调用触发UDP报文的发送；在UDP接收时，内核通过接收队列接收数据，然后进行过滤和处理。理解Linux UDP源码可以帮助我们更好地使用和调试网络应用程序。

分析Linux UDP源码实现原理