【C语言】linux内核napi_gro_receive

一、注释

// napi_gro_receive是网络设备接口的一个函数,它被NAPI(New API)网络轮询机制使用,用于接收和处理接收到的数据包。
// 这个函数通过通用接收分组(GRO,Generic Receive Offload)技术来合并多个接收到的数据包,以减少CPU的使用率并提高吞吐量。
gro_result_t napi_gro_receive(struct napi_struct *napi, struct sk_buff *skb)
{
    // 将skb(socket buffer,数据包缓冲区)关联到当前的napi结构
    skb_mark_napi_id(skb, napi);
    // 记录跟踪点,通知开始接收GRO数据包的操作(若系统编译时启用了跟踪点的话)
    trace_napi_gro_receive_entry(skb);

    // 重置数据包的GRO偏移量,准备对其进行GRO处理
    skb_gro_reset_offset(skb);

    // 调用dev_gro_receive函数来处理具体的GRO逻辑
    // 并使用napi_skb_finish来处理dev_gro_receive返回的结果,完成GRO处理
    return napi_skb_finish(dev_gro_receive(napi, skb), skb);
}
// 导出napi_gro_receive符号,使得它可以被模块化的内核代码使用
EXPORT_SYMBOL(napi_gro_receive);

这个函数的作用是将一个接收到的`skb`(数据包缓冲区)与一个`napi`结构(代表网络设备的轮询机制)相关联,并对数据包进行处理以适配GRO。处理后,数据包可能会被合并(分组到一起)以提高网络的处理效率。其中涉及到的跟踪点(如`trace_napi_gro_receive_entry`)用于网络调试和性能分析,如果内核配置支持ftrace或其他调试工具时会生成相应的跟踪信息。最后,`EXPORT_SYMBOL`宏确保了该函数可以被其他内核模块调用。

二、讲解

这段代码是Linux内核网络栈中处理接收包的函数,其主要作用是进行通用接收分段(Generic Receive Offload,简称GRO)的处理。以下是对该函数的中文讲解:

// 定义函数napi_gro_receive,gro_result_t是GRO处理结果的类型,该函数用于处理接收到的网络包
gro_result_t napi_gro_receive(struct napi_struct *napi, struct sk_buff *skb)
{
    // 将此skb(socket缓冲区)与当前的NAPI(New API,一种提高网络接收性能的接口)上下文关联起来
    skb_mark_napi_id(skb, napi);

    // 跟踪函数napi_gro_receive起始的相关信息,用于事件调试
    trace_napi_gro_receive_entry(skb);

    // 重置skb中用于GRO处理的偏移指示,准备进行聚合处理
    skb_gro_reset_offset(skb);

    // 将skb传递给dev_gro_receive函数进行具体的GRO处理,并通过napi_skb_finish函数处理dev_gro_receive的结果
    // dev_gro_receive函数负责将多个分段的数据包聚合成一个大的数据包,以提高处理效率
    return napi_skb_finish(dev_gro_receive(napi, skb), skb);
}
// 通过EXPORT_SYMBOL宏导出napi_gro_receive符号,允许其他模块调用这个函数
EXPORT_SYMBOL(napi_gro_receive);

大致流程为:
1. 当网络包通过napi结构接收时,首先标记该网络包与napi的关联,这一步有助于后续处理该包时保持上下文信息。
2. 如果内核配置了事件追踪,记录接收事件的起始状态,以便于开发者调试。
3. 重置网络包的GRO偏移量,准备进行后续的聚合处理。
4. 然后将网络包传递给`dev_gro_receive`实现GRO处理,这个函数的工作是尝试把多个类似的数据包合并为一个大的数据包,从而减少每个数据包的处理开销,提高整体性能。
5. 最后处理聚合结果,并使用`napi_skb_finish`返回处理后的网络包。
此函数通常被网络设备驱动在其NAPI轮询函数中调用,用来处理数据包的接收和聚合工作。通过这种方式,可以显著提高数据包接收的效率,特别是在高速网络接口上。

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