進入函數netif_receive_skb()后，skb正式開始協議棧之旅。
先上圖，協議棧大致過程如下所示：

跟OSI七層模型不同，linux根據包結構對網絡進行分層。
比如，arp頭和ip頭都是緊跟在以太網頭后面的，所以在linux協議棧中arp和ip地位相同(如上圖)
但是在OSI七層模型中，arp屬于鏈路層，ip屬于網絡層.....
這里就不死摳概念，我們就說arp，ip都屬于第二層。下面是網絡第二層的處理流程

一、相關數據結構
內核處理網絡第二層，有下面2個重要list_head變量 （文件linux_2_6_24/net/core/dev.c)
list_head 鏈表上掛了很多packet_type數據結構

static struct list_head ptype_base[16] __read_mostly;?? /* 16 way hashed list */
static struct list_head ptype_all __read_mostly;??????? /* Taps */

struct packet_type {
??? __be16 type;??????????????? /* This is really htons(ether_type).*/
??? struct net_device?? *dev;?? /* NULL is wildcarded here?????? */
??? int???? (*func) (struct sk_buff *,
???????????????????? struct net_device *,
???????????????????? struct packet_type *,
???????????????????? struct net_device *);
??? struct sk_buff??? *(*gso_segment)(struct sk_buff *skb, int features);
??? int??? (*gso_send_check)(struct sk_buff *skb);
??? void?? *af_packet_priv;
??? struct list_head??? list;
};

type 成員保存了二層協議類型，ETH_P_IP、ETH_P_ARP等等
func 成員就是鉤子函數了，如 ip_rcv()、arp_rcv()等等

二、操作packet_type的API
//把packet_type結構掛在與type對應的list_head上面
void dev_add_pack(struct packet_type *pt){
??? int hash;
??? spin_lock_bh(&ptype_lock);
??? if (pt->type == htons(ETH_P_ALL))??????? //type為ETH_P_ALL時，掛在ptype_all上面
??????? list_add_rcu(&pt->list, &ptype_all);
??? else {
??????? hash = ntohs(pt->type) & 15;???????? //否則，掛在ptype_base[type&15]上面
??????? list_add_rcu(&pt->list, &ptype_base[hash]);
??? }
??? spin_unlock_bh(&ptype_lock);
}

//把packet_type從list_head上刪除
void dev_remove_pack(struct packet_type *pt){
??? __dev_remove_pack(pt);
??? synchronize_net();
}
void __dev_remove_pack(struct packet_type *pt){
??? struct list_head *head;
??? struct packet_type *pt1;
??? spin_lock_bh(&ptype_lock);
??? if (pt->type == htons(ETH_P_ALL))
??????? head = &ptype_all;??????????????????????? //找到鏈表頭
??? else
??????? head = &ptype_base[ntohs(pt->type) & 15]; //

??? list_for_each_entry(pt1, head, list) {
??????? if (pt == pt1) {
??????????? list_del_rcu(&pt->list);
??????????? goto out;
??????? }
??? }
??? printk(KERN_WARNING "dev_remove_pack: %p not found.\n", pt);
out:
??? spin_unlock_bh(&ptype_lock);
}

三、進入二層協議處理函數
int netif_receive_skb(struct sk_buff *skb)
{
?? //略去一些代碼
??? rcu_read_lock();
??? //第一步：先處理 ptype_all 上所有的 packet_type->func()??? ??? ???
??? //所有包都會調func，對性能影響嚴重！內核默認沒掛任何鉤子函數
??? list_for_each_entry_rcu(ptype, &ptype_all, list) {? //遍歷ptye_all鏈表
??????? if (!ptype->dev || ptype->dev == skb->dev) {??? //上面的paket_type.type 為 ETH_P_ALL
??????????? if (pt_prev)??????????????????????????????? //對所有包調用paket_type.func()
??????????????? ret = deliver_skb(skb, pt_prev, orig_dev); //此函數最終調用paket_type.func()
??????????? pt_prev = ptype;
??????? }
??? }
??? //第二步：若編譯內核時選上BRIDGE，下面會執行網橋模塊
??? //調用函數指針 br_handle_frame_hook(skb), 在動態模塊 linux_2_6_24/net/bridge/br.c中
??? //br_handle_frame_hook = br_handle_frame;
??? //所以實際函數 br_handle_frame。
??? //注意：在此網橋模塊里初始化 skb->pkt_type 為 PACKET_HOST、PACKET_OTHERHOST
??? skb = handle_bridge(skb, &pt_prev, &ret, orig_dev);
??? if (!skb) goto out;

??? //第三步：編譯內核時選上MAC_VLAN模塊，下面才會執行
??? //調用 macvlan_handle_frame_hook(skb), 在動態模塊linux_2_6_24/drivers/net/macvlan.c中
??? //macvlan_handle_frame_hook = macvlan_handle_frame;
??? //所以實際函數為 macvlan_handle_frame。
??? //注意：此函數里會初始化 skb->pkt_type 為 PACKET_BROADCAST、PACKET_MULTICAST、PACKET_HOST
??? skb = handle_macvlan(skb, &pt_prev, &ret, orig_dev);
??? if (!skb)? goto out;

??? //第四步：最后 type = skb->protocol; &ptype_base[ntohs(type)&15]
??? //處理ptype_base[ntohs(type)&15]上的所有的 packet_type->func()
??? //根據第二層不同協議來進入不同的鉤子函數，重要的有：ip_rcv() arp_rcv()
??? type = skb->protocol;
??? list_for_each_entry_rcu(ptype, &ptype_base[ntohs(type)&15], list) {
??????? if (ptype->type == type &&????????????????????? //遍歷包type所對應的鏈表
??????????? (!ptype->dev || ptype->dev == skb->dev)) {? //調用鏈表上所有pakcet_type.func()
??????????? if (pt_prev)
??????????????? ret = deliver_skb(skb, pt_prev, orig_dev); //就這里！arp包會調arp_rcv()
??????????? pt_prev = ptype;?????????????????????????????? //??????? ip包會調ip_rcv()
??????? }
??? }
??? if (pt_prev) {
??????? ret = pt_prev->func(skb, skb->dev, pt_prev, orig_dev);
??? } else {?????????????? //下面就是數據包從協議棧返回來了
??????? kfree_skb(skb);??? //注意這句，若skb沒進入socket的接收隊列，則在這里被釋放
??????? ret = NET_RX_DROP; //若skb進入接收隊列，則系統調用取包時skb釋放，這里skb引用數減一而已
??? }
out:
??? rcu_read_unlock();
??? return ret;
}

int deliver_skb(struct sk_buff *skb,struct packet_type *pt_prev, struct net_device *orig_dev){
???atomic_inc(&skb->users); //這句不容忽視，與后面流程的kfree_skb()相呼應
??? return pt_prev->func(skb, skb->dev, pt_prev, orig_dev);//調函數ip_rcv() arp_rcv()等
}

這里只是將大致流程，arp_rcv(), ip_rcv() 什么的具體流程，以后再寫。

四、網絡抓包tcpdump
tcpdump也是在二層抓包的，用的是libpcap庫，它的基本原理是
1.先創建socket，內核dev_add_packet()掛上自己的鉤子函數
2.然后在鉤子函數中，把skb放到自己的接收隊列中，
3.接著系統調用recv取出skb來，把數據包skb->data拷貝到用戶空間
4.最后關閉socket，內核dev_remove_packet()刪除自己的鉤子函數

下面是一些重要的數據結構，用到的鉤子函數都在這里初始化好了
static const struct proto_ops packet_ops = {
??? .family =??? PF_PACKET,
??? .owner =??? THIS_MODULE,
??? .release =??? packet_release,??? //關閉socket的時候調這個
??? .bind =??? ??? packet_bind,
??? .connect =??? sock_no_connect,
??? .socketpair =??? sock_no_socketpair,
??? .accept =??? sock_no_accept,
??? .getname =??? packet_getname,
??? .poll =??? ??? packet_poll,
??? .ioctl =??? packet_ioctl,
??? .listen =??? sock_no_listen,
??? .shutdown =??? sock_no_shutdown,
??? .setsockopt =??? packet_setsockopt,
??? .getsockopt =??? packet_getsockopt,
??? .sendmsg =??? packet_sendmsg,
??? .recvmsg =??? packet_recvmsg,?? //socket收包的時候調這個
??? .mmap =??? ??? packet_mmap,
??? .sendpage =??? sock_no_sendpage,
};

static struct net_proto_family packet_family_ops = {
??? .family =??? PF_PACKET,
??? .create =??? packet_create,???? //創建socket的時候調這個
??? .owner??? =??? THIS_MODULE,
};

至于系統調用 socket、recv、close是如何調到這些內核鉤子函數的，以后再講。這里只關注packet_type

4.1 系統調用socket
libpcap系統調用socket，內核最終調用 packet_create
static int packet_create(struct net *net, struct socket *sock, int protocol){
??? po->prot_hook.func = packet_rcv;?? //初始化鉤子函數指針
??? po->prot_hook.af_packet_priv = sk;
??? if (protocol) {
??? ??? po->prot_hook.type = protocol;? //類型是系統調用socket形參指定的
??? ??? dev_add_pack(&po->prot_hook);//關鍵！！
??? ??? sock_hold(sk);
??? ??? po->running = 1;
??? }
??? return(0);
}

4.2 鉤子函數 packet_rcv 將skb放入到接收隊列
文件 linux_2_6_24/net/packet/af_packet.c
簡單來說，packet_rcv中，skb越過了整個協議棧，直接進入隊列

4.3 系統調用recv
系統調用recv、read、recvmsg，內核最終會調用packet_recvmsg
從接收隊列中取出skb，將數據包內容skb->data拷貝到用戶空間

4.4 系統調用close
內核最終會調用packet_release
static int packet_release(struct socket *sock){
??? struct sock *sk = sock->sk;
??? struct packet_sock *po;
??? if (!sk)? return 0;
??? po = pkt_sk(sk);
??? write_lock_bh(&packet_sklist_lock);
??? sk_del_node_init(sk);
??? write_unlock_bh(&packet_sklist_lock);
??? // Unhook packet receive handler.
??? if (po->running) {
??????? dev_remove_pack(&po->prot_hook);?? //就是這句！！把packet_type從鏈表中刪除
??????? po->running = 0;
??????? po->num = 0;
??????? __sock_put(sk);
??? }
??? packet_flush_mclist(sk);
???? // Now the socket is dead. No more input will appear.
??? sock_orphan(sk);
??? sock->sk = NULL;
??? /* Purge queues */
??? skb_queue_purge(&sk->sk_receive_queue);
??? sk_refcnt_debug_release(sk);
??? sock_put(sk);
??? return 0;
}

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搜一下內核源代碼，二層協議還真是多。。。
drivers/net/wan/hdlc.c: dev_add_pack(&hdlc_packet_type);? //ETH_P_HDLC??? hdlc_rcv
drivers/net/wan/lapbether.c:
??????????? dev_add_pack(&lapbeth_packet_type);???????? //ETH_P_DEC?????? lapbeth_rcv
drivers/net/wan/syncppp.c:
??????????? dev_add_pack(&sppp_packet_type);??????????? //ETH_P_WAN_PPP?? sppp_rcv
drivers/net/bonding/bond_alb.c:? dev_add_pack(pk_type); //ETH_P_ARP?????? rlb_arp_recv
drivers/net/bonding/bond_main.c:dev_add_pack(pk_type);? //PKT_TYPE_LACPDU bond_3ad_lacpdu_recv
drivers/net/bonding/bond_main.c:dev_add_pack(pt);?????? //ETH_P_ARP?????? bond_arp_rcv
drivers/net/pppoe.c: dev_add_pack(&pppoes_ptype);?????? //ETH_P_PPP_SES?? pppoe_rcv
drivers/net/pppoe.c: dev_add_pack(&pppoed_ptype);?????? //ETH_P_PPP_DISC? pppoe_disc_rcv
drivers/net/hamradio/bpqether.c:
??????????????????? dev_add_pack(&bpq_packet_type);???? //ETH_P_BPQ?????? bpq_rcv
net/ipv4/af_inet.c:? dev_add_pack(&ip_packet_type);???? //ETH_P_IP?????? ip_rcv
net/ipv4/arp.c:??? dev_add_pack(&arp_packet_type);????? //ETH_P_ARP?????? arp_rcv
net/ipv4/ipconfig.c:? dev_add_pack(&rarp_packet_type);? //ETH_P_RARP????? ic_rarp_recv
net/ipv4/ipconfig.c:? dev_add_pack(&bootp_packet_type); //ETH_P_IP??????? ic_bootp_recv
net/llc/llc_core.c: dev_add_pack(&llc_packet_type);???? //ETH_P_802_2???? llc_rcv
net/llc/llc_core.c: dev_add_pack(&llc_tr_packet_type);? //ETH_P_TR_802_2? llc_rcv
net/x25/af_x25.c:? dev_add_pack(&x25_packet_type);??? //ETH_P_X25????? x25_lapb_receive_frame
net/8021q/vlan.c:? dev_add_pack(&vlan_packet_type);???? //ETH_P_8021Q???? vlan_skb_recv

這些不同協議的packet_type，有些是linux系統啟動時掛上去的
比如處理ip協議的pakcet_type，就是在 inet_init()時掛上去的
還有些驅動模塊加載的時候才加上去的。

轉載自http://blog.chinaunix.net/uid-24148050-id-1994898.html

轉載于:https://www.cnblogs.com/CasonChan/p/5166250.html

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的网络数据包收发流程(四)：协议栈之packet_type的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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