47 | 接收网络包（上）：如何搞明白合作伙伴让我们做什么？
刘超
该思维导图由 AI 生成，仅供参考
前面两节，我们分析了发送网络包的整个过程。这一节，我们来解析接收网络包的过程。
如果说网络包的发送是从应用层开始，层层调用，一直到网卡驱动程序的话，网络包的结束过程，就是一个反过来的过程，我们不能从应用层的读取开始，而应该从网卡接收到一个网络包开始。我们用两节来解析这个过程，这一节我们从硬件网卡解析到 IP 层，下一节，我们从 IP 层解析到 Socket 层。
设备驱动层
网卡作为一个硬件，接收到网络包，应该怎么通知操作系统，这个网络包到达了呢？咱们学习过输入输出设备和中断。没错，我们可以触发一个中断。但是这里有个问题，就是网络包的到来，往往是很难预期的。网络吞吐量比较大的时候，网络包的到达会十分频繁。这个时候，如果非常频繁地去触发中断，想想就觉得是个灾难。
比如说，CPU 正在做某个事情，一些网络包来了，触发了中断，CPU 停下手里的事情，去处理这些网络包，处理完毕按照中断处理的逻辑，应该回去继续处理其他事情。这个时候，另一些网络包又来了，又触发了中断，CPU 手里的事情还没捂热，又要停下来去处理网络包。能不能大家要来的一起来，把网络包好好处理一把，然后再回去集中处理其他事情呢？
网络包能不能一起来，这个我们没法儿控制，但是我们可以有一种机制，就是当一些网络包到来触发了中断，内核处理完这些网络包之后，我们可以先进入主动轮询 poll 网卡的方式，主动去接收到来的网络包。如果一直有，就一直处理，等处理告一段落，就返回干其他的事情。当再有下一批网络包到来的时候，再中断，再轮询 poll。这样就会大大减少中断的数量，提升网络处理的效率，这种处理方式我们称为 NAPI。
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本文深入分析了网络包的接收过程，从硬件网卡到IP层的复杂处理过程。通过讲解设备驱动层的中断处理、NAPI机制的应用，以及网络协议栈的二层逻辑和IP层处理过程，详细解释了网络包接收的全过程。文章涉及硬件通知操作系统、中断处理、NAPI机制等技术细节，适合对网络包接收过程感兴趣的读者阅读。文章内容技术性强，对于网络包接收过程有着深入的剖析和解释，适合对网络技术感兴趣的读者深入学习。
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likun老师 一直有个疑问 网络报数据从进入内存后在cpu的参与下进行了几次内存拷贝呢？ 目前我的理解是两次：DMA将数据从网卡接收到内存的网卡环形缓冲区后，cpu进行第一次的内存数据拷贝，生成sk_buff, 内核处理完成后交给应用层，cpu又会经过一次拷贝，获取到用户空间表示的数据。同理，发送的时候，cpu将用户空间数据拷贝到内核空间分配sk_buff,后续设备驱动层cpu将sk_buff的数据拷贝到网卡的环形发送缓冲区，然后发起dma传输指令，dma将数据从内存发送到网卡。不知道这个过程我理解的对不对，请老师指正。以前总是理解为一次的用户空间和内核空间的数据拷贝，后续cpu发起d ma传输指令，dma直接将sk_buff的数据发送到网卡，现在根据老师讲解，这样似乎有问题。作者回复: 对的
2020-05-1737- 羊仔爸比老师我想问一下，因为我看网络发送和接收两章iptables规则都是在内核中IP层生效的，像配置和端口相关的iptables规则是在哪里生效的？
作者回复: 也是在这里的
2019-09-101 
莫名流程图很赞作者回复: 谢谢
2019-08-11
追风筝的人好复杂呀 头疼作者回复: 再看一遍，对着图
2019-08-053
许童童VLAN 的原理有些忘了，希望老师可以在答疑中给我们答疑一下。作者回复: VLAN网络协议里面有讲
2019-07-15
Cyril老师能否详细写一点关于 smp 相关的知识，比如多 cpu 如何处理网卡过来的中断，多 cpu 如何进程调度，多 cpu 又是如何解决共享变量访问冲突的问题，对这一部分知识点一直比较模糊2019-07-1514
奔跑的码仔https://baijiahao.baidu.com/s?id=1628398215665219628&wfr=spider&for=pc该文章很好的讲解了VLAN的基本原理和各种使用方式，推荐给大家。2019-10-188
啦啦啦我好像听到了错了重新读，哈哈，这么逗比的吗2019-09-2715
安排牛2019-07-152- Penn和Cyril提到的问题一样，老师能否介绍下smp，网卡多队列的收包后，进入内核的处理流程2019-07-151
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