linux协议栈源码分析

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1、LINUX协议栈源码分析jiang_wei@topsec.com.cn分析要点1这里只会对网络协议栈相关的模块进行简要的介绍，为的是能够更好的理解协议栈的运作过程2内核是复杂的，其中简要介绍所涉及的保护模式，存储器寻址，内存管理(分页，分段)，描述符表(本地、全局以及中断)，中断控制器(8259AAPIC)，中断系统(硬，软，软件)，时间系统，进程控制调度，文件系统，段保护机制，堆栈切换，块字符设备驱动，DMA(8237)都不会深入的介绍，可以自己参看相关书籍3实例--跟踪数据包游历协议栈，以及命令触发协议栈工作这样的方式来详细描述其工作过程IPStack在Linux中

2、的位置由IPStack所处的位置上看，它牵扯到内核中大部分模块，如果对其中没一部分没有一定的了解的话，那么对IPStack工作行为理解就会出现一些问题，这个也是协议栈的难点网络协议发展介绍1网络协议的优胜劣汰----无数的私有协议逐渐的消失2IP协议的出现----被学校和军方发展壮大，形成协议族TCP/IP3TCP/IP协议族----健壮、简单4蚕食其他网络市场份额--IPXOSI七层模型IPStack的实现基本采用TCP/IP的4层架构，但是我们在学习协议栈的同时还需要关注物理层Ip重要性既然IP如此重要，那么应该知道每一类软件模块都不能独立存在，必定依托系统其它模块的支持

3、才能工作。协议栈是内核中实现的，所以必须要清楚操作系统是如何支持协议栈的！其中容易被忽视的是2处：glibc–提供各种APIINET—不属于TCP/IP体系，但是它提供了访问TCP/IP层的接口，这些操作是在网络初始化时就已经注册到socketLinux协议栈源码一系统初始化流程四个汇编程序:bootsect.Ssetup.Shead.Sentry.SInit目录下的main.c文件这4个汇编程序v0.11到现在改动与内核代码比起来改动很小，所以如果有兴趣的话，可以参看v0.11的，简单，实用，最起码能让我们知道系统是如何从加电开始，最后显示“login：”的要充分的理解内核

4、协议栈，很有必要从系统初始化开始阅读协议栈相关的代码v0.11引导流程Start_kernel()(linux2.6.x/init/main.c)从上边图中，我们要关注一下几个方面：1中断系统及调度系统2文件系统的初始化3设备管理系统的初始化4网络协议的初始化因为网络系统本身关系到设备、文件系统、任务调度等方面，如果这些不整清楚，那么理解协议栈是有一定困难的。对于目前版本的内核，理解一下ELF文件格式也非常重要，为什么重要，往后看就知道了Rest_init()(start_kernel()->rest_init())这里最重要的kernel_thread是创建了一个内核线程：

5、init其原型是intkernel_thread(int(*fn),void*arg,unsignedflags)，此函数定义在Arch/i386/kernel/process.c中，它利用linux/i386的do_fork函数创建一个新的内核态线程，LINUX的内核态线程是没有虚存的，直接使用物理地址空间现在重点就到了init函数，内核中很多模块都定义了init函数Init()(kernel_thread()-->init())通过这个函数，我们能够看到，在do_basic_setup是有关网络部分的，sock_init是为网络创建了执行环境，并为协议栈申请了内存空间，那

6、么在哪里初始化协议栈本身呢？重点就在do_initcalls了内核文件解读—ELF文件ELF是*nix系统上可执行文件的标准格式，它取代了out格式的可执文件，因为它具有良好的可扩展性。ELF文件有双重性质：一方面编译器、汇编器和连接器都把它看做是逻辑段(section)的集合，另一方面loader把它看做是段(segment)的集合普通ELF的段排列As生成一个目标文件时，它假设程序段是从地址0开始，ld则把最后的地址赋给这个程序段，以至于不同的程序段不会相互覆盖As输出的目标文件至少有3个section，任何一个都有可能为空，即使为空，段依然存在As使用的每个地址都是如下

7、格式：(section)+(offsetintosection)Ld把所有相同的section放到连续的地址空间中Linkscript连接器有自己的一套语言规范，其目的是描述输入文件中的section是如何被映射到输出文件中，并控制输出文件的内存排列。编译生成用户态执行的程序使用ld-verbose查看默认script，它是内置在连接器中，ld就是使用这个缺省的script去输出应用程序而编译内核的时候，使用的是内核提供的script---arch/xxx/kernel/vmlinux_32.lds.S