趣谈Linux操作系统
刘超
网易杭州研究院云计算技术部首席架构师
立即订阅
19393 人已学习
课程目录
已完结 72 讲
0/4登录后，你可以任选4讲全文学习。
入门准备篇 (3讲)
开篇词 | 为什么要学习Linux操作系统？
免费
01 | 入学测验：你究竟对Linux操作系统了解多少？
02 | 学习路径：爬过这六个陡坡，你就能对Linux了如指掌
核心原理篇：第一部分 Linux操作系统综述 (3讲)
03 | 你可以把Linux内核当成一家软件外包公司的老板
04 | 快速上手几个Linux命令：每家公司都有自己的黑话
05 | 学会几个系统调用：咱们公司能接哪些类型的项目？
核心原理篇：第二部分 系统初始化 (4讲)
06 | x86架构：有了开放的架构，才能打造开放的营商环境
07 | 从BIOS到bootloader：创业伊始，有活儿老板自己上
08 | 内核初始化：生意做大了就得成立公司
09 | 系统调用：公司成立好了就要开始接项目
核心原理篇：第三部分 进程管理 (10讲)
10 | 进程：公司接这么多项目，如何管？
11 | 线程：如何让复杂的项目并行执行？
12 | 进程数据结构（上）：项目多了就需要项目管理系统
13 | 进程数据结构（中）：项目多了就需要项目管理系统
14 | 进程数据结构（下）：项目多了就需要项目管理系统
15 | 调度（上）：如何制定项目管理流程？
16 | 调度（中）：主动调度是如何发生的？
17 | 调度（下）：抢占式调度是如何发生的？
18 | 进程的创建：如何发起一个新项目？
19 | 线程的创建：如何执行一个新子项目？
核心原理篇：第四部分 内存管理 (7讲)
20 | 内存管理（上）：为客户保密，规划进程内存空间布局
21 | 内存管理（下）：为客户保密，项目组独享会议室封闭开发
22 | 进程空间管理：项目组还可以自行布置会议室
23 | 物理内存管理（上）：会议室管理员如何分配会议室？
24 | 物理内存管理（下）：会议室管理员如何分配会议室？
25 | 用户态内存映射：如何找到正确的会议室？
26 | 内核态内存映射：如何找到正确的会议室？
核心原理篇：第五部分 文件系统 (4讲)
27 | 文件系统：项目成果要归档，我们就需要档案库
28 | 硬盘文件系统：如何最合理地组织档案库的文档？
29 | 虚拟文件系统：文件多了就需要档案管理系统
30 | 文件缓存：常用文档应该放在触手可得的地方
核心原理篇：第六部分 输入输出系统 (5讲)
31 | 输入与输出：如何建立售前售后生态体系？
32 | 字符设备（上）：如何建立直销模式？
33 | 字符设备（下）：如何建立直销模式？
34 | 块设备（上）：如何建立代理商销售模式？
35 | 块设备（下）：如何建立代理商销售模式？
核心原理篇：第七部分 进程间通信 (7讲)
36 | 进程间通信：遇到大项目需要项目组之间的合作才行
37 | 信号（上）：项目组A完成了，如何及时通知项目组B？
38 | 信号（下）：项目组A完成了，如何及时通知项目组B？
39 | 管道：项目组A完成了，如何交接给项目组B？
40 | IPC（上）：不同项目组之间抢资源，如何协调？
41 | IPC（中）：不同项目组之间抢资源，如何协调？
42 | IPC（下）：不同项目组之间抢资源，如何协调？
核心原理篇：第八部分 网络系统 (7讲)
43 预习 | Socket通信之网络协议基本原理
43 | Socket通信：遇上特大项目，要学会和其他公司合作
44 | Socket内核数据结构：如何成立特大项目合作部？
45 | 发送网络包（上）：如何表达我们想让合作伙伴做什么？
46 | 发送网络包（下）：如何表达我们想让合作伙伴做什么？
47 | 接收网络包（上）：如何搞明白合作伙伴让我们做什么？
48 | 接收网络包（下）：如何搞明白合作伙伴让我们做什么？
核心原理篇：第九部分 虚拟化 (7讲)
49 | 虚拟机：如何成立子公司，让公司变集团？
50 | 计算虚拟化之CPU（上）：如何复用集团的人力资源？
51 | 计算虚拟化之CPU（下）：如何复用集团的人力资源？
52 | 计算虚拟化之内存：如何建立独立的办公室？
53 | 存储虚拟化（上）：如何建立自己保管的单独档案库？
54 | 存储虚拟化（下）：如何建立自己保管的单独档案库？
55 | 网络虚拟化：如何成立独立的合作部？
核心原理篇：第十部分 容器化 (4讲)
56 | 容器：大公司为保持创新，鼓励内部创业
57 | Namespace技术：内部创业公司应该独立运营
58 | CGroup技术：内部创业公司应该独立核算成本
59 | 数据中心操作系统：上市敲钟
实战串讲篇 (9讲)
60 | 搭建操作系统实验环境（上）：授人以鱼不如授人以渔
61 | 搭建操作系统实验环境（下）：授人以鱼不如授人以渔
62 | 知识串讲：用一个创业故事串起操作系统原理（一）
63 | 知识串讲：用一个创业故事串起操作系统原理（二）
64 | 知识串讲：用一个创业故事串起操作系统原理（三）
65 | 知识串讲：用一个创业故事串起操作系统原理（四）
66 | 知识串讲：用一个创业故事串起操作系统原理（五）
67 | 期末测试：这些操作系统问题，你真的掌握了吗？
结束语 | 永远别轻视任何技术，也永远别轻视自己
免费
专栏加餐 (2讲)
学习攻略（一）：学好操作系统，需要掌握哪些前置知识？
“趣谈Linux操作系统”食用指南
免费
趣谈Linux操作系统
登录|注册
48 | 接收网络包（下）：如何搞明白合作伙伴让我们做什么？
刘超 2019-07-17
上一节，我们解析了网络包接收的上半部分，从硬件网卡到 IP 层。这一节，我们接着来解析 TCP 层和 Socket 层都做了哪些事情。
网络协议栈的 TCP 层
从 tcp_v4_rcv 函数开始，我们的处理逻辑就从 IP 层到了 TCP 层。
int tcp_v4_rcv(struct sk_buff *skb)
{
struct net *net = dev_net(skb->dev);
const struct iphdr *iph;
const struct tcphdr *th;
bool refcounted;
struct sock *sk;
int ret;
......
th = (const struct tcphdr *)skb->data;
iph = ip_hdr(skb);
......
TCP_SKB_CB(skb)->seq = ntohl(th->seq);
TCP_SKB_CB(skb)->end_seq = (TCP_SKB_CB(skb)->seq + th->syn + th->fin + skb->len - th->doff * 4);
TCP_SKB_CB(skb)->ack_seq = ntohl(th->ack_seq);
TCP_SKB_CB(skb)->tcp_flags = tcp_flag_byte(th);
TCP_SKB_CB(skb)->tcp_tw_isn = 0;
TCP_SKB_CB(skb)->ip_dsfield = ipv4_get_dsfield(iph);
TCP_SKB_CB(skb)->sacked = 0;
lookup:
sk = __inet_lookup_skb(&tcp_hashinfo, skb, __tcp_hdrlen(th), th->source, th->dest, &refcounted);
process:
if (sk->sk_state == TCP_TIME_WAIT)
goto do_time_wait;
if (sk->sk_state == TCP_NEW_SYN_RECV) {
......
}
......
th = (const struct tcphdr *)skb->data;
iph = ip_hdr(skb);
skb->dev = NULL;
if (sk->sk_state == TCP_LISTEN) {
ret = tcp_v4_do_rcv(sk, skb);
goto put_and_return;
}
......
if (!sock_owned_by_user(sk)) {
if (!tcp_prequeue(sk, skb))
ret = tcp_v4_do_rcv(sk, skb);
} else if (tcp_add_backlog(sk, skb)) {
goto discard_and_relse;
}
......
}
在 tcp_v4_rcv 中，得到 TCP 的头之后，我们可以开始处理 TCP 层的事情。因为 TCP 层是分状态的，状态被维护在数据结构 struct sock 里面，因而我们要根据 IP 地址以及 TCP 头里面的内容，在 tcp_hashinfo 中找到这个包对应的 struct sock，从而得到这个包对应的连接的状态。
接下来，我们就根据不同的状态做不同的处理，例如，上面代码中的 TCP_LISTEN、TCP_NEW_SYN_RECV 状态属于连接建立过程中。这个我们在讲三次握手的时候讲过了。再如，TCP_TIME_WAIT 状态是连接结束的时候的状态，这个我们暂时可以不用看。
接下来，我们来分析最主流的网络包的接收过程，这里面涉及三个队列：
backlog 队列
prequeue 队列
sk_receive_queue 队列
为什么接收网络包的过程，需要在这三个队列里面倒腾过来、倒腾过去呢？这是因为，同样一个网络包要在三个主体之间交接。
取消
完成
0/1000字
划线
笔记
复制
© 版权归极客邦科技所有，未经许可不得传播售卖。 页面已增加防盗追踪，如有侵权极客邦将依法追究其法律责任。
该试读文章来自付费专栏《趣谈Linux操作系统》，如需阅读全部文章，
请订阅文章所属专栏。
请订阅文章所属专栏。
立即订阅
登录 后留言
精选留言(10)
免费的人老师有计划讲epoll的实现吗？作者回复: 讲不了了，要不这个专栏就太长了。在网络协议里面大致讲了一下epoll的内核实现，但是分析的不细
2019-07-17 4- 免费的人从kernel doc里发现这个说明：
tcp_low_latency - BOOLEAN
This is a legacy option, it has no effect anymore.
这个选项没用了？作者回复: 4.13里面是tcp_low_latency - BOOLEAN
If set, the TCP stack makes decisions that prefer lower
latency as opposed to higher throughput. By default, this
option is not set meaning that higher throughput is preferred.
An example of an application where this default should be
changed would be a Beowulf compute cluster.
Default: 0
5.0里面就是
cp_low_latency - BOOLEAN
This is a legacy option, it has no effect anymore.2019-07-17 2 - 取名字好麻烦大概也就看了五六七八遍
作者回复: 赞，加油
2019-08-16 1 
yew整个接收过程 那几步发生内存拷贝2019-12-03
caryr老师您好，有个困惑：
if (!sock_owned_by_user(sk)) { if (!tcp_prequeue(sk, skb)) ret = tcp_v4_do_rcv(sk, skb); }
else if (tcp_add_backlog(sk, skb)) { goto discard_and_relse; }
这代码不是 sock属于我的时候执行add_backlog吗？
可为什么文中又说：（大意：sock不属于任何用户，则调用add_backlog 。是我哪里理解偏差了吗？）
这时候，我们就能够了解上面代码中 sock_owned_by_user 的意思了，其实就是说，当前这个 sock 是不是正有一个用户态进程等着读数据呢，如果没有，内核协议栈也调用 tcp_add_backlog，暂存在 backlog 队列中，并且抓紧离开软中断的处理过程。2019-11-04- ZYecho为什么放入prequeue队列就会导致一个大的时延？ 是因为如果不放入的话，就可以直接在软中断中处理了么？2019-09-19 1
- wjh_all_in老师，prequeue 队列和 backlog 队列需要做乱序的保证吗？如果没有，怎么保证可靠性?
作者回复: 要的，如果判断接不上，就回退到默认流程
2019-08-30 2 - d这个 out_of_order_queue 是怎么实现的， 假如5，6已结到了，下个期待7，8，但是从队头拿出的是9，10，怎么办，重新入队吗，这样效率有点低吧，老师能讲讲吗
作者回复: 红黑树，可以先判断一把再拿
2019-07-17 
没心没肺终于快结束了🙄作者回复: 终于....
2019-07-17
许童童老师写得好！作者回复: 谢谢
2019-07-17
收起评论