结构体struct sk_buff中共有三个联合体，分别是h, nh和mac，它们都是一些指针，指向协议栈各层协议的首部。从含有的首部类型来看，nh是h的子集，而mac是nh的子集。《Linux设备驱动程序》 第三版第522页这样介绍这三个联合体：h中包含有传输层的报文头，nh中包含有网络层的报文头，而mac中包含的是链路层的报文头。
光靠这样的一个解释可能过于抽象，让我们来看一个UDP数据报是怎么样穿过数千公里长的网线来到我们的网卡，通过网卡的驱动程序层层向上来到协议栈的上层的。
当网卡驱动程序收到一个UDP数据报后，它创建一个结构体struct sk_buff，确保data成员指向的空间足够存放收到的数据（对于数据报分片的情况，因为比较复杂，我们暂时忽略，我们假设一次收到的是一个完整的 UDP数据报)。把收到的数据全部拷贝到data指向的空间，然后，把skb->mac.raw指向data，此时，数据报的开始位置是一个以太网 头，所以skb->mac.raw指向链路层的以太网头。然后通过调用skb_pull剥掉以太网头，所谓剥掉以太网头，只是把data加上 sizeof(struct ethhdr)，同时len减去这个值，这样，在逻辑上,skb已经不包含以太网头了，但通过skb->mac.raw还能找到它。这就是我们通常 所说的，IP数据报被收到后，在链路层被剥去以太网头。
在继续往上层的过程中，一直到我们的my_inet域的函数myip_local_deliver_finish中，我们通过 __skb_pull剥去IP首部，同样，我们可以通过skb->nh.raw找到它。最后，skb->h.raw指向data，即udp首 部，udp首部其实到最后都没有被剥去，应用程序在调用recv接收数据时，直接从skb->data+sizeof(struc udphdr)的位置开始拷贝。
我们可以看到，从网卡驱动开始，通过协议栈层层往上传送数据报时，通过增加skb->data的值，来逐步剥离协议首部，但通过h,nh,mac这三个联合指针，我们可以访问到这些协议首部，从而利用其提供的有效信息。
但必须指出的是，《Linux设备驱动程序》中的解释并不完全准确，mac中包含链路层报文头，这是毫无疑问的，nh中包含义网络层的报文头，也没有问 题，因为ARP协议也属于网络层协议，nh中包含IP首部或者ARP首部。当我们接收到一个icmp数据报时，在 myip_local_deliver_finish中剥去IP首部后，skb->h.raw指向的是icmp首部，但icmp显然不是传输层协 议，它是网络层的一个附属协议。igmp也是相同的情况，我想这也是为什么sk_buff的三个联合体不命名为th, nh, mac的原因，因为th(transprot header)不能准确反映它的内容。
正确的理解应该是三个联合体是按TCP/IP数据报的协议首部的排列顺序来制定的。排在最前面的是以太网头，包含在mac中，第二是网络层协议首部，包括IP和ARP，包含在nh中，第三包括传输层协议头(TCP, UDP)、ICMP, IGMP。
另外，再选择两个重要的数据成员作个简短介绍。
pkt_type，数据报的类型。这个值在网卡驱动程序中由函数eth_type_trans通过判断目的以太网地址来确定。如果目的地址是FF:FF: FF:FF:FF:FF，则为广播地址，pkt_type=PACKET_BROADCAST，如果最高位为1,则为组播地址，pkt_type= PACKET_MULTICAST，如果目的mac地址跟本机mac地址不相等，则不是发给本机的数据报，pkt_type= PACKET_OTHERHOST，否则就是缺省值PACKET_HOST。
protocol, 它的值是以太网首部的第三个成员，即帧类型，对于IP数据来讲，就是ETH_P_IP(0x8000)，对ARP数据报来讲，就是ETH_P_ARP(0x8086)。
sk_buff还有一组操作函数，在理解sk_buff本身的基础上，理解这些函数并不困难，这里不再作分析。关于套接字缓冲区的分析就到这里结束。
2007年10月22日星期一
深度探索套接字缓冲区sk_buff(2)
前面一篇文章分析了套接字缓冲区sk_buff的创建过程，但一般来讲，一个套接字缓冲区总是属于一个套接字，所以，除了调用sk_buff本身的 alloc_skb函数创建一个套接字缓冲区，套接字本身还要对sk_buff进行一些操作，以及设置自身的一些成员值。下面我们来分析这个过程。
如果检查到待发送数据报没有传输层协议头（不是传输层的tcp或udp数据报），套接字创建缓冲区的函数是sock_alloc_send_skb，它的函数原型是：
struct sk_buff *sock_alloc_send_skb(struct sock *sk, unsigned long size,
int noblock, int *errcode)
它直接调用函数：
static struct sk_buff *sock_alloc_send_pskb(struct sock *sk,
unsigned long header_len,
unsigned long data_len,
int noblock, int *errcode)
参数sk是要创建缓冲区的那个套接字，header_len是sk_buff中，成员data指向的那块数据区的长度，而data_len则是指除那块数 据区以外的被分片的数据的总长。noblock指示是否阻塞模式。对于非传输层协议包，不使用分散/聚集IO，所以，置data_len为0。
网络层代表一个套接字的结构体struct sock有两个成员sk_wmem_alloc和sk_sndbuf，sk_wmem_alloc表示在这个套接字上已经分配的写缓冲区(发送缓冲区）的 总长，每次分配完一个属于它的写sk_buff，这个值总是加上sk_buff->truesize。而sk_sndbuf则是这个socket所 允许的最大发送缓冲区。它的值在系统初始化的时候设为变量sysctl_wmem_max的值，可以通过系统调用进行修改。其缺省值 sysctl_wmem_max为107520字节，因为它的计算长度还包括了struct sk_buff，所以，一般认为其缺省值是64K数据。
而对于传输层协议包，我们使用sock_wmalloc创建套接字缓冲区，这是一个更为简单的创建函数，没有超时、出错判断机制，直接通过调用 alloc_skb创建一个sk_buff并返回。但对于传输层协议有一个不同点就是sk_wmem_alloc最大可以达到两倍sk_sndbuf，即 缺省的发送缓冲区可以达到128K。
到这里，我们就不难理解struct sk_buff中另外两个成员的含义了：
len是指数据包全部数据的长度，包括data指向的数据和end后面的分片的数据的总长，而data_len只包括分片的数据的长度。而truesize的最终值是len+sizeof(struct sk_buff)。
如果检查到待发送数据报没有传输层协议头（不是传输层的tcp或udp数据报），套接字创建缓冲区的函数是sock_alloc_send_skb，它的函数原型是：
struct sk_buff *sock_alloc_send_skb(struct sock *sk, unsigned long size,
int noblock, int *errcode)
它直接调用函数：
static struct sk_buff *sock_alloc_send_pskb(struct sock *sk,
unsigned long header_len,
unsigned long data_len,
int noblock, int *errcode)
参数sk是要创建缓冲区的那个套接字，header_len是sk_buff中，成员data指向的那块数据区的长度，而data_len则是指除那块数 据区以外的被分片的数据的总长。noblock指示是否阻塞模式。对于非传输层协议包，不使用分散/聚集IO，所以，置data_len为0。
网络层代表一个套接字的结构体struct sock有两个成员sk_wmem_alloc和sk_sndbuf，sk_wmem_alloc表示在这个套接字上已经分配的写缓冲区(发送缓冲区）的 总长，每次分配完一个属于它的写sk_buff，这个值总是加上sk_buff->truesize。而sk_sndbuf则是这个socket所 允许的最大发送缓冲区。它的值在系统初始化的时候设为变量sysctl_wmem_max的值，可以通过系统调用进行修改。其缺省值 sysctl_wmem_max为107520字节，因为它的计算长度还包括了struct sk_buff，所以，一般认为其缺省值是64K数据。
而对于传输层协议包，我们使用sock_wmalloc创建套接字缓冲区，这是一个更为简单的创建函数，没有超时、出错判断机制，直接通过调用 alloc_skb创建一个sk_buff并返回。但对于传输层协议有一个不同点就是sk_wmem_alloc最大可以达到两倍sk_sndbuf，即 缺省的发送缓冲区可以达到128K。
到这里，我们就不难理解struct sk_buff中另外两个成员的含义了：
len是指数据包全部数据的长度，包括data指向的数据和end后面的分片的数据的总长，而data_len只包括分片的数据的长度。而truesize的最终值是len+sizeof(struct sk_buff)。
深度探索套接字缓冲区sk_buff(1)
套接字缓冲区用结构体struct sk_buff表示，它用于在网络子系统中的各层之间传递数据，处于一个核心地位，非常之重要。它包含了一组成员数据用于承载网络数据，同时，也定义了在这些数据上操作的一组函数。下面是其完整的定义：
struct sk_buff {
struct sk_buff *next;
struct sk_buff *prev;
struct sock *sk;
struct skb_timeval tstamp;
struct net_device *dev;
struct net_device *input_dev;
union{
struct tcphdr *th;
struct udphdr *uh;
struct icmphdr *icmph;
struct igmphdr *igmph;
struct iphdr *ipiph;
struct ipv6hdr *ipv6h;
unsigned char *raw;
}h;
union{
struct iphdr *iph;
struct ipv6hdr *ipv6h;
struct arphdr *arph;
unsigned char *raw;
}nh;
union{
unsigned char *raw;
}mac;
struct dst_entry *dst;
struct sec_path *sp;
char cb[48];
unsigned int len,
data_len,
mac_len,
csum;
__u32 priority;
__u8 local_df:1,
cloned:1,
ip_summed:2,
nohdr:1,
nfctinfo:3;
__u8 pkt_type:3,
fclone:2,
ipvs_property:1;
__be16 protocol;
void (*destructor)(struct sk_buff *skb);
#ifdef CONFIG_NETFILTER
__u32 nfmark;
struct nf_conntrack *nfct;
#if defined(CONFIG_NF_CONNTRACK) || defined(CONFIG_NF_CONNTRACK_MODULE)
struct sk_buff *nfct_reasm;
#endif
#ifdef CONFIG_BRIDGE_NETFILTER
struct nf_bridge_info *nf_bridge;
#endif
#endif /* CONFIG_NETFILTER */
#ifdef CONFIG_NET_SCHED
__u16 tc_index;
#ifdef CONFIG_NET_CLS_ACT
__u16 tc_verd;
#endif
#endif
unsigned int truesize;
atomic_t users;
unsigned char *head,
*data,
*tail,
*end;
};
这是一个比较宠大的结构体，为了便于理解，我们分成多块进行分析。
为了使用套接字缓冲区，内核创建了两个后备高速缓存(looaside cache)，它们分别是skbuff_head_cache和skbuff_fclone_cache，协议栈中所使用到的所有的sk_buff结构都是从这两个后备高速缓存中分配出来的。两者的区别在于skbuff_head_cache在创建时指定的单位内存区域的大小是sizeof(struct sk_buff)，可以容纳任意数目的struct sk_buff，而skbuff_fclone_cache在创建时指定的单位内存区域大小是2*sizeof(struct sk_buff)+sizeof(atomic_t)，它的最小区域单位是一对strcut sk_buff和一个引用计数，这一对sk_buff是克隆的，即它们指向同一个数据缓冲区，引用计数值是0,1或2，表示这一对中有几个sk_buff 已被使用。
创建一个套接字缓冲区，最常用的操作是alloc_skb，它在skbuff_head_cache中创建一个struct sk_buff，如果要在skbuff_fclone_cache中创建，可以调用__alloc_skb，通过特定参数进行。
struct sk_buff的成员head指向一个已分配的空间的头部，该空间用于承载网络数据，end指向该空间的尾部，这两个成员指针从空间创建之后，就不能被修改。data指向分配空间中数据的头部，tail指向数据的尾部，这两个值随着网络数据在各层之间的传递、修改，会被不断改动。所以，这四个指针指向共同的一块内存区域的不同位置，该内存区域由__alloc_skb在创建缓冲区时创建，四个指针间存在如下关系：
head <= data <= tail < end
那指向的这块内存区域有多大呢？一般由外部根据需要传入。外部设定这个大小时，会根据实际数据量加上各层协议的首部，再加15(为了处理对齐）传入，在 __alloc_skb中根据各平台不同进行长度向上对齐。但是，我们另外还要加上一个存放结构体struct skb_shared_info的空间，也就是说end并不真正指向内存区域的尾部，在end后面还有一个结构体struct skb_shared_info，下面是其定义：
struct skb_shared_info{
atomic_t dataref; //引用计数。
unsigned short nr_frags; //数据片段的数量。
unsigned short tso_size;
unsigned short tso_segs;
unsigned short ufo_size;
unsigned int ip6_frag_id;
struct sk_buff *frag_list; //数据片段的链表。
skb_frag_t frags[MAX_SKB_FRAGS]; //每一个数据片段的长度。
};
这个结构体存放分隔存储的数据片段，将数据分解为多个数据片段是为了使用分散/聚集I/O。
如果是在skbuff_fclone_cache中创建，则创建一个struct sk_buff后，还要把紧邻它的一个struct sk_buff的fclone成员置标志SKB_FCLONE_UNAVAILABLE，表示该缓冲区还没有被创建出来，同时置自己的fclone为 SKB_FCLONE_ORIG，表示自己可以被克隆。最后置引用计数为1。
最后，truesize表示缓存区的整体长度，置为sizeof(struct sk_buff)+传入的长度，不包括结构struct skb_shared_info的长度。
struct sk_buff {
struct sk_buff *next;
struct sk_buff *prev;
struct sock *sk;
struct skb_timeval tstamp;
struct net_device *dev;
struct net_device *input_dev;
union{
struct tcphdr *th;
struct udphdr *uh;
struct icmphdr *icmph;
struct igmphdr *igmph;
struct iphdr *ipiph;
struct ipv6hdr *ipv6h;
unsigned char *raw;
}h;
union{
struct iphdr *iph;
struct ipv6hdr *ipv6h;
struct arphdr *arph;
unsigned char *raw;
}nh;
union{
unsigned char *raw;
}mac;
struct dst_entry *dst;
struct sec_path *sp;
char cb[48];
unsigned int len,
data_len,
mac_len,
csum;
__u32 priority;
__u8 local_df:1,
cloned:1,
ip_summed:2,
nohdr:1,
nfctinfo:3;
__u8 pkt_type:3,
fclone:2,
ipvs_property:1;
__be16 protocol;
void (*destructor)(struct sk_buff *skb);
#ifdef CONFIG_NETFILTER
__u32 nfmark;
struct nf_conntrack *nfct;
#if defined(CONFIG_NF_CONNTRACK) || defined(CONFIG_NF_CONNTRACK_MODULE)
struct sk_buff *nfct_reasm;
#endif
#ifdef CONFIG_BRIDGE_NETFILTER
struct nf_bridge_info *nf_bridge;
#endif
#endif /* CONFIG_NETFILTER */
#ifdef CONFIG_NET_SCHED
__u16 tc_index;
#ifdef CONFIG_NET_CLS_ACT
__u16 tc_verd;
#endif
#endif
unsigned int truesize;
atomic_t users;
unsigned char *head,
*data,
*tail,
*end;
};
这是一个比较宠大的结构体，为了便于理解，我们分成多块进行分析。
为了使用套接字缓冲区，内核创建了两个后备高速缓存(looaside cache)，它们分别是skbuff_head_cache和skbuff_fclone_cache，协议栈中所使用到的所有的sk_buff结构都是从这两个后备高速缓存中分配出来的。两者的区别在于skbuff_head_cache在创建时指定的单位内存区域的大小是sizeof(struct sk_buff)，可以容纳任意数目的struct sk_buff，而skbuff_fclone_cache在创建时指定的单位内存区域大小是2*sizeof(struct sk_buff)+sizeof(atomic_t)，它的最小区域单位是一对strcut sk_buff和一个引用计数，这一对sk_buff是克隆的，即它们指向同一个数据缓冲区，引用计数值是0,1或2，表示这一对中有几个sk_buff 已被使用。
创建一个套接字缓冲区，最常用的操作是alloc_skb，它在skbuff_head_cache中创建一个struct sk_buff，如果要在skbuff_fclone_cache中创建，可以调用__alloc_skb，通过特定参数进行。
struct sk_buff的成员head指向一个已分配的空间的头部，该空间用于承载网络数据，end指向该空间的尾部，这两个成员指针从空间创建之后，就不能被修改。data指向分配空间中数据的头部，tail指向数据的尾部，这两个值随着网络数据在各层之间的传递、修改，会被不断改动。所以，这四个指针指向共同的一块内存区域的不同位置，该内存区域由__alloc_skb在创建缓冲区时创建，四个指针间存在如下关系：
head <= data <= tail < end
那指向的这块内存区域有多大呢？一般由外部根据需要传入。外部设定这个大小时，会根据实际数据量加上各层协议的首部，再加15(为了处理对齐）传入，在 __alloc_skb中根据各平台不同进行长度向上对齐。但是，我们另外还要加上一个存放结构体struct skb_shared_info的空间，也就是说end并不真正指向内存区域的尾部，在end后面还有一个结构体struct skb_shared_info，下面是其定义：
struct skb_shared_info{
atomic_t dataref; //引用计数。
unsigned short nr_frags; //数据片段的数量。
unsigned short tso_size;
unsigned short tso_segs;
unsigned short ufo_size;
unsigned int ip6_frag_id;
struct sk_buff *frag_list; //数据片段的链表。
skb_frag_t frags[MAX_SKB_FRAGS]; //每一个数据片段的长度。
};
这个结构体存放分隔存储的数据片段，将数据分解为多个数据片段是为了使用分散/聚集I/O。
如果是在skbuff_fclone_cache中创建，则创建一个struct sk_buff后，还要把紧邻它的一个struct sk_buff的fclone成员置标志SKB_FCLONE_UNAVAILABLE，表示该缓冲区还没有被创建出来，同时置自己的fclone为 SKB_FCLONE_ORIG，表示自己可以被克隆。最后置引用计数为1。
最后，truesize表示缓存区的整体长度，置为sizeof(struct sk_buff)+传入的长度，不包括结构struct skb_shared_info的长度。
2007年10月21日星期日
关于sk_buff的一点注意
1 sk_buff本身并不包含存放网络包的数据的存储区，存储区是另外单独分配的内存空间，但该结构说明了如何访问存储区空间，如何维护多个存储区空间以及存储网络包解析的成果。
2 sk_buff中有四个指针指向存储区：其中head一定指向存储区的开头，end一定指向存储区的结尾。data指向实际内容的开头，tail指向实际内容的结尾。这样做有两个原因，一是在分配空间的时候我们尚不知道具体需要多大的空间，只能按照最大可能空间来分配；二是为了满足字节对齐的需要。
3 sk_buff中data部分内容包括网络包的所有内容：对于输入包而言，其就是从当前层向上的所有层的头和最后的负载，每解析掉一层的头，该协议的协议头对应的数据就不再继续处理，所以data指针在每层会逐渐增大；对于输出包而言，其每向下传输一层，都会添加一层的头，所以sk_buff的data指针也会不断减小。
4 对于输入包而言，存储区的内容是不变的。但分析包时，在每层都会剥除该层的头。为了保留剥除结果，结构中会有三个指针分别指向以太，网络和传输三层的协议头：这三个指针依次分别是union {…} mac，union {…} nh和union{…} h。三个成员都是联合，其中的内容是该层可能的协议类型的指针。
5 注意sk_buff中的几个长度字段含义：len表示存储区的数据长度和分片长度之和；data_len表示分片长度；mac_len表示mac头的长度；truesize表示存储区总长度（即end-head）和sk_buff本身长度之和。
6 刚初始化完的存储区，head，data，tail都指向存储区的开头，end指向结尾。
7 skb_put则是将tail下移，即增加了真正空间的长度。
skb_push是将data上移，也增加了真正空间的长度。
skb_pull将data下移，减少了真正空间的长度。
8 对于sk_buff和存储块，有时是需要拷贝的。分为三种情况，一是只拷贝sk_buff，存储块复用，此时使用skb_clone函数；二是拷贝 sk_buff和存储块的主体，但存储块后的skb_shared_info中frags数组指向的分片数据不拷贝，这使用pskb_copy函数；三是上述的全都拷贝，使用skb_copy函数。在不同情况下不同使用。
2 sk_buff中有四个指针指向存储区：其中head一定指向存储区的开头，end一定指向存储区的结尾。data指向实际内容的开头，tail指向实际内容的结尾。这样做有两个原因，一是在分配空间的时候我们尚不知道具体需要多大的空间，只能按照最大可能空间来分配；二是为了满足字节对齐的需要。
3 sk_buff中data部分内容包括网络包的所有内容：对于输入包而言，其就是从当前层向上的所有层的头和最后的负载，每解析掉一层的头，该协议的协议头对应的数据就不再继续处理，所以data指针在每层会逐渐增大；对于输出包而言，其每向下传输一层，都会添加一层的头，所以sk_buff的data指针也会不断减小。
4 对于输入包而言，存储区的内容是不变的。但分析包时，在每层都会剥除该层的头。为了保留剥除结果，结构中会有三个指针分别指向以太，网络和传输三层的协议头：这三个指针依次分别是union {…} mac，union {…} nh和union{…} h。三个成员都是联合，其中的内容是该层可能的协议类型的指针。
5 注意sk_buff中的几个长度字段含义：len表示存储区的数据长度和分片长度之和；data_len表示分片长度；mac_len表示mac头的长度；truesize表示存储区总长度（即end-head）和sk_buff本身长度之和。
6 刚初始化完的存储区，head，data，tail都指向存储区的开头，end指向结尾。
7 skb_put则是将tail下移，即增加了真正空间的长度。
skb_push是将data上移，也增加了真正空间的长度。
skb_pull将data下移，减少了真正空间的长度。
8 对于sk_buff和存储块，有时是需要拷贝的。分为三种情况，一是只拷贝sk_buff，存储块复用，此时使用skb_clone函数；二是拷贝 sk_buff和存储块的主体，但存储块后的skb_shared_info中frags数组指向的分片数据不拷贝，这使用pskb_copy函数；三是上述的全都拷贝，使用skb_copy函数。在不同情况下不同使用。
sk_buff结构详解
struct sk_buff可能是linux网络代码中最重要的数据结构，它表示接收或发送数据包的包头信息，并包含很多成员变量供网络代码中的各子系统使用。
这个结构被网络的不同层(MAC或者其他二层链路协议，三层的IP，四层的TCP或UDP等)使用，并且其中的成员变量在结构从一层向另一层传递时改变。 L4向L3传递前会添加一个L4的头部，同样，L3向L2传递前，会添加一个L3的头部。添加头部比在不同层之间拷贝数据的效率更高。由于在缓冲区的头部添加数据意味着要修改指向缓冲区的指针，这是个复杂的操作，所以内核提供了一个函数skb_reserve来完成这个功能。协议栈中的每一层在往下一层传递缓冲区前，第一件事就是调用skb_reserve在缓冲区的头部给协议头预留一定的空间。
skb_reserve同样被设备驱动使用来对齐接收到包的包头。如果缓冲区向上层协议传递，旧的协议层的头部信息就没什么用了。例如，L2的头部只有在网络驱动处理L2的协议时有用，L3是不会关心它的信息的。但是，内核并没有把L2的头部从缓冲区中删除，而是把有效荷载的指针指向L3的头部，这样做，可以节省CPU时间。
有些sk_buff成员变量的作用是方便查找或者是连接数据结构本身。内核可以把sk_buff组织成一个双向链表。当然，这个链表的结构要比常见的双向链表的结构复杂一点。就像任何一个双向链表一样，sk_buff中有两个指针next和prev，其中，next指向下一个节点，而prev指向上一个节点。在第一个节点前面会插入另一个结构sk_buff_head，这是一个辅助节点(作为sk_buff双向链表的头)，它的定义如下:
struct sk_buff_head {
struct sk_buff -*next;
struct sk_buff -*prev;
__u32 qlen;
spinlock_t lock;
};
qlen代表链表元素的个数
lock用于防止对链表的并发访问
sk_buff和sk_buff_head的前两个元素是一样的：next和prev指针。这使得它们可以放到同一个链表中，尽管 sk_buff_head要比sk_buff小得多。另外，相同的函数可以同样应用于sk_buff和sk_buff_head。
sk_buff->sk
这是一个指向拥有这个sk_buff的sock结构的指针。这个指针在网络包由本机发出或者由本机进程接收时有效，因为插口相关的信息被L4(TCP或 UDP)或者用户空间程序使用。如果sk_buff只在转发中使用(这意味着，源地址和目的地址都不是本机地址)，这个指针是NULL
sk_buff->len
表示当前协议数据包的长度。它包括主缓冲区中的数据长度(data指针指向它)和分片中的数据长度。
sk_buff->data_len
和len不同，data_len只计算分片中数据的长度
sk_buff->mac_len
这是mac头的长度
sk_buff->users
这是一个引用计数，用于计算有多少实体引用了这个sk_buff缓冲区。它的主要用途是防止释放sk_buff后，还有其他实体引用这个sk_buff。因此，每个引用这个缓冲区的实体都必须在适当的时候增加或减小这个变量。这个计数器只保护sk_buff结构本身，而缓冲区的数据部分由类似的计数器 (dataref)来保护.有时可以用atomic_inc和atomic_dec函数来直接增加或减小users，但是，通常还是使用函数 skb_get和kfree_skb来操作这个变量。
sk_buff->truesize
这是缓冲区的总长度，包括sk_buff结构和数据部分。如果申请一个len字节的缓冲区，alloc_skb函数会把它初始化成len+sizeof(sk_buff)。当skb->len变化时，这个变量也会变化。
sk_buff->head
sk_buff->data
sk_buff->tail
sk_buff->end
它们表示缓冲区和数据部分的边界。在每一层申请缓冲区时，它会分配比协议头或协议数据大的空间。head和end指向缓冲区的头部和尾部，而data和 tail指向实际数据的头部和尾部。每一层会在head和data之间填充协议头，或者在tail和end之间添加新的协议数据。数据部分会在尾部包含一个附加的头部。
struct sk_buff
|----------|
| | -+---->|--------|
| | -| | | head
| | -| | |
|----------| -| -+->|--------|
| head |--+ -| -| |
|----------| | -| |
| data |-----+ -| | data
|----------| | |
| tail |-----+ -| |
|----------| | -| |
| end |--+ -| -| |
|----------| -| -+->|--------|
| | | tail
| | |
+---->|--------|
void (*destructor)(struct sk_buff *skb)
这个函数指针可以初始化成一个在缓冲区释放时完成某些动作的函数。如果缓冲区不属于一个socket，这个函数指针通常是不会被赋值的。如果缓冲区属于一个socket，这个函数指针会被赋值为sock_rfree或sock_wfree(分别由skb_set_owner_r或 skb_set_owner_w函数初始化)。这两个sock_xxx函数用于更新socket的队列中的内存容量。
sk_buff->tstamp
这个变量只对接收到的包有意义。它代表包接收时的时间戳，或者有时代表包准备发出时的时间戳。它在netif_rx里面由函数net_timestamp设置，而netif_rx是设备驱动收到一个包后调用的函数。
sk_buff->dev
这个变量的类型是net_device，net_device它代表一个网络设备。dev的作用与这个包是准备发出的包还是刚接收的包有关。当收到一个包时，设备驱动会把sk_buff的dev指针指向收到这个包的网络设备；当一个包被发送时，这个变量代表将要发送这个包的设备。在发送网络包时设置这个值的代码要比接收网络包时设置这个值的代码复杂。有些网络功能可以把多个网络设备组成一个虚拟的网络设备(也就是说，这些设备没有和物理设备直接关联)，并由一个虚拟网络设备驱动管理。当虚拟设备被使用时，dev指针指向虚拟设备的net_device结构。而虚拟设备驱动会在一组设备中选择一个设备并把dev指针修改为这个设备的net_device结构。因此，在某些情况下，指向传输设备的指针会在包处理过程中被改变。
sk_buff->input_dev
这是收到包的网络设备的指针。如果包是本地生成的，这个值为NULL。对以太网设备来说，这个值由eth_type_trans初始化,它主要被流量控制代码使用。
sk_buff->h
sk_buff->nh
sk_buff->mac
这些是指向TCP/IP各层协议头的指针：h指向L4(传输层)，nh指向L3(网络层)，mac指向L2(数据链路层)。每个指针的类型都是一个联合，包含多个数据结构，每一个数据结构都表示内核在这一层可以解析的协议。例如，h是一个包含内核所能解析的L4协议的数据结构的联合。每一个联合都有一个 raw变量用于初始化，后续的访问都是通过协议相关的变量进行的。
当接收一个包时，处理n层协议头的函数从其下层(n-1层)收到一个缓冲区，它的skb->data指向n层协议的头。处理n层协议的函数把本层的指针(例如，L3对应的是skb->nh指针)初始化为skb->data，因为这个指针(data指针)的值会在处理下一层协议时改变 (skb->data将被初始化成缓冲区里的其他地址)。在处理n层协议的函数结束时，在把包传递给n+1层的处理函数前，它会把skb-> data指针指向n层协议头的末尾，这正好是n+1层协议的协议头。
当网卡驱动程序收到一个UDP数据报后，它创建一个结构体struct sk_buff，确保sk_buff->data成员指向的空间足够存放收到的数据(对于数据报分片的情况，因为比较复杂，我们暂时忽略，我们假设一次收到的是一个完整的UDP数据报)。把收到的数据全部拷贝到sk_buff->data指向的空间，然后，把skb->mac.raw指向data，此时，数据报的开始位置是一个以太网头，所以skb->mac.raw指向链路层的以太网头。然后通过调用skb_pull剥掉以太网头，所谓剥掉以太网头，只是把data加上sizeof(struct ethhdr)，同时len减去这个值，这样，在逻辑上,skb已经不包含以太网头了，但通过skb->mac.raw还能找到它。这就是我们通常所说的，IP数据报被收到后，在链路层被剥去以太网头。
sk_buff->dst
这个变量在路由子系统中使用
sk_buff->sp
这个变量被IPSec协议用于跟踪传输的信息
sk_buff->cb[48]
这是一个“control buffer”，或者说是一个私有信息的存储空间，由每一层自己维护并使用。它在分配sk_buff结构时分配(它目前的大小是48字节，已经足够为每一层存储必要的私有信息了)。在每一层中，访问这个变量的代码通常用宏实现以增强代码的可读性。例如，TCP用这个变量存储tcp_skb_cb结构。
下面这个宏被TCP代码用来访问cb变量。在这个宏里面，有一个简单的类型转换:
#define TCP_SKB_CB(__skb) ((struct tcp_skb_cb *)&((__skb)->cb[0]))
下面的例子是TCP子系统在收到一个分段时填充相关数据结构的代码:
int tcp_v4_rcv(struct sk_buff *skb)
{
...
th = skb->h.th;
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)->when = 0;
TCP_SKB_CB(skb)->flags = skb->nh.iph->tos;
TCP_SKB_CB(skb)->sacked = 0;
...
}
如果想要了解cb中的参数是如何被取出的，可以查看net/ipv4/tcp_output.c中的tcp_transmit_skb函数。这个函数被TCP用于向IP层发送一个分段。
sk_buff->csum
sk_buff->ip_summed
表示校验和以及相关状态标记
sk_buff->cloned
一个布尔标记，当被设置时，表示这个结构是另一个sk_buff的克隆
sk_buff->pkt_type
这个变量表示帧的类型，分类是由L2的目的地址来决定的。这个值在网卡驱动程序中由函数eth_type_trans通过判断目的以太网地址来确定。如果目的地址是FF:FF:FF:FF:FF:FF，则为广播地址，pkt_type = PACKET_BROADCAST；如果最高位为1,则为组播地址，pkt_type = PACKET_MULTICAST；如果目的mac地址跟本机mac地址不相等，则不是发给本机的数据报，pkt_type = PACKET_OTHERHOST；否则就是缺省值PACKET_HOST。
/* Packet types */
#define PACKET_HOST 0 /* To us */
#define PACKET_BROADCAST 1 /* To all */
#define PACKET_MULTICAST 2 /* To group */
#define PACKET_OTHERHOST 3 /* To someone else */
#define PACKET_OUTGOING 4 /* Outgoing of any type */
sk_buff->priority
这个变量描述发送或转发包的QoS类别。如果包是本地生成的，socket层会设置priority变量。如果包是将要被转发的， rt_tos2priority函数会根据ip头中的Tos域来计算赋给这个变量的值。这个变量的值与DSCP(DiffServ CodePoint)没有任何关系。
sk_buff->protocol
这个变量是高层协议从二层设备的角度所看到的协议。典型的协议包括IP，IPV6和ARP。完整的列表在 include/linux/if_ether.h中。由于每个协议都有自己的协议处理函数来处理接收到的包，因此，这个域被设备驱动用于通知上层调用哪个协议处理函数。每个网络驱动都调用netif_rx来通知上层网络协议的协议处理函数，因此protocol变量必须在这些协议处理函数调用之前初始化。
----------------------------------------
linux内核是模块化的，你可以选择包含或者删除某些功能。因此，sk_buff结构里面的一些成员变量只有在内核选择支持某些功能时才有效，比如防火墙(netfilter)或者qos：
__u32 nfctinfo
...
#ifdef CONFIG_NETFILTER
struct nf_conntrack *nfct;
#if defined(CONFIG_NF_CONNTRACK) || defined(CONFIG_NF_CONNTRACK_MODULE)
struct sk_buff *nfct_reasm;
#endif
#ifdef CONFIG_BRIDGE_NETFILTER
struct nf_bridge_info *nf_bridge;
#endif
__u32 nfmark;
#endif /* CONFIG_NETFILTER */
这些变量被netfilter使用(防火墙代码)，内核编译选项是“Device Drivers->Networking support-> Networking options-> Network packet filtering”和两个子选项“Network packet filtering debugging”和“Bridged IP/ARP packets filtering”
#ifdef CONFIG_NET_SCHED
__u16 tc_index;
#ifdef CONFIG_NET_CLS_ACT
__u16 tc_verd;
#endif
#endif
这两个变量被流量控制代码使用。tc_index只有在编译时定义了CONFIG_NET_SCHED符号才有效；tc_verd只有在编译时定义了CONFIG_NET_CLS_ACT符号才有效。这两个符号可以通过选择特定的编译选项来定义:
Networking --->
Networking options --->
QoS and/or fair queueing --->
[*] QoS and/or fair queueing
[*] Actions
QoS选项不能被编译成内核模块。原因就是，内核编译之后，由某个选项所控制的数据结构是不能动态变化的。一般来说，如果某个选项会修改内核数据结构(比如说，在sk_buff里面增加一个项tc_index)，那么，包含这个选项的组件就不能被编译成内核模块。
你可能经常需要查找是哪个make menuconfig编译选项或者变种定义了某个#ifdef标记，以便理解内核中包含的某段代码。在2.6内核中，最快的，查找它们之间关联关系的方法，就是查找分布在内核源代码树中的kconfig文件中是否定义了相应的符号(每个目录都有一个这样的文件)。在2.4内核中，你需要查看 Documentation/Configure.help文件。
Quality of Service(QoS)服务质量
这个结构被网络的不同层(MAC或者其他二层链路协议，三层的IP，四层的TCP或UDP等)使用，并且其中的成员变量在结构从一层向另一层传递时改变。 L4向L3传递前会添加一个L4的头部，同样，L3向L2传递前，会添加一个L3的头部。添加头部比在不同层之间拷贝数据的效率更高。由于在缓冲区的头部添加数据意味着要修改指向缓冲区的指针，这是个复杂的操作，所以内核提供了一个函数skb_reserve来完成这个功能。协议栈中的每一层在往下一层传递缓冲区前，第一件事就是调用skb_reserve在缓冲区的头部给协议头预留一定的空间。
skb_reserve同样被设备驱动使用来对齐接收到包的包头。如果缓冲区向上层协议传递，旧的协议层的头部信息就没什么用了。例如，L2的头部只有在网络驱动处理L2的协议时有用，L3是不会关心它的信息的。但是，内核并没有把L2的头部从缓冲区中删除，而是把有效荷载的指针指向L3的头部，这样做，可以节省CPU时间。
有些sk_buff成员变量的作用是方便查找或者是连接数据结构本身。内核可以把sk_buff组织成一个双向链表。当然，这个链表的结构要比常见的双向链表的结构复杂一点。就像任何一个双向链表一样，sk_buff中有两个指针next和prev，其中，next指向下一个节点，而prev指向上一个节点。在第一个节点前面会插入另一个结构sk_buff_head，这是一个辅助节点(作为sk_buff双向链表的头)，它的定义如下:
struct sk_buff_head {
struct sk_buff -*next;
struct sk_buff -*prev;
__u32 qlen;
spinlock_t lock;
};
qlen代表链表元素的个数
lock用于防止对链表的并发访问
sk_buff和sk_buff_head的前两个元素是一样的：next和prev指针。这使得它们可以放到同一个链表中，尽管 sk_buff_head要比sk_buff小得多。另外，相同的函数可以同样应用于sk_buff和sk_buff_head。
sk_buff->sk
这是一个指向拥有这个sk_buff的sock结构的指针。这个指针在网络包由本机发出或者由本机进程接收时有效，因为插口相关的信息被L4(TCP或 UDP)或者用户空间程序使用。如果sk_buff只在转发中使用(这意味着，源地址和目的地址都不是本机地址)，这个指针是NULL
sk_buff->len
表示当前协议数据包的长度。它包括主缓冲区中的数据长度(data指针指向它)和分片中的数据长度。
sk_buff->data_len
和len不同，data_len只计算分片中数据的长度
sk_buff->mac_len
这是mac头的长度
sk_buff->users
这是一个引用计数，用于计算有多少实体引用了这个sk_buff缓冲区。它的主要用途是防止释放sk_buff后，还有其他实体引用这个sk_buff。因此，每个引用这个缓冲区的实体都必须在适当的时候增加或减小这个变量。这个计数器只保护sk_buff结构本身，而缓冲区的数据部分由类似的计数器 (dataref)来保护.有时可以用atomic_inc和atomic_dec函数来直接增加或减小users，但是，通常还是使用函数 skb_get和kfree_skb来操作这个变量。
sk_buff->truesize
这是缓冲区的总长度，包括sk_buff结构和数据部分。如果申请一个len字节的缓冲区，alloc_skb函数会把它初始化成len+sizeof(sk_buff)。当skb->len变化时，这个变量也会变化。
sk_buff->head
sk_buff->data
sk_buff->tail
sk_buff->end
它们表示缓冲区和数据部分的边界。在每一层申请缓冲区时，它会分配比协议头或协议数据大的空间。head和end指向缓冲区的头部和尾部，而data和 tail指向实际数据的头部和尾部。每一层会在head和data之间填充协议头，或者在tail和end之间添加新的协议数据。数据部分会在尾部包含一个附加的头部。
struct sk_buff
|----------|
| | -+---->|--------|
| | -| | | head
| | -| | |
|----------| -| -+->|--------|
| head |--+ -| -| |
|----------| | -| |
| data |-----+ -| | data
|----------| | |
| tail |-----+ -| |
|----------| | -| |
| end |--+ -| -| |
|----------| -| -+->|--------|
| | | tail
| | |
+---->|--------|
void (*destructor)(struct sk_buff *skb)
这个函数指针可以初始化成一个在缓冲区释放时完成某些动作的函数。如果缓冲区不属于一个socket，这个函数指针通常是不会被赋值的。如果缓冲区属于一个socket，这个函数指针会被赋值为sock_rfree或sock_wfree(分别由skb_set_owner_r或 skb_set_owner_w函数初始化)。这两个sock_xxx函数用于更新socket的队列中的内存容量。
sk_buff->tstamp
这个变量只对接收到的包有意义。它代表包接收时的时间戳，或者有时代表包准备发出时的时间戳。它在netif_rx里面由函数net_timestamp设置，而netif_rx是设备驱动收到一个包后调用的函数。
sk_buff->dev
这个变量的类型是net_device，net_device它代表一个网络设备。dev的作用与这个包是准备发出的包还是刚接收的包有关。当收到一个包时，设备驱动会把sk_buff的dev指针指向收到这个包的网络设备；当一个包被发送时，这个变量代表将要发送这个包的设备。在发送网络包时设置这个值的代码要比接收网络包时设置这个值的代码复杂。有些网络功能可以把多个网络设备组成一个虚拟的网络设备(也就是说，这些设备没有和物理设备直接关联)，并由一个虚拟网络设备驱动管理。当虚拟设备被使用时，dev指针指向虚拟设备的net_device结构。而虚拟设备驱动会在一组设备中选择一个设备并把dev指针修改为这个设备的net_device结构。因此，在某些情况下，指向传输设备的指针会在包处理过程中被改变。
sk_buff->input_dev
这是收到包的网络设备的指针。如果包是本地生成的，这个值为NULL。对以太网设备来说，这个值由eth_type_trans初始化,它主要被流量控制代码使用。
sk_buff->h
sk_buff->nh
sk_buff->mac
这些是指向TCP/IP各层协议头的指针：h指向L4(传输层)，nh指向L3(网络层)，mac指向L2(数据链路层)。每个指针的类型都是一个联合，包含多个数据结构，每一个数据结构都表示内核在这一层可以解析的协议。例如，h是一个包含内核所能解析的L4协议的数据结构的联合。每一个联合都有一个 raw变量用于初始化，后续的访问都是通过协议相关的变量进行的。
当接收一个包时，处理n层协议头的函数从其下层(n-1层)收到一个缓冲区，它的skb->data指向n层协议的头。处理n层协议的函数把本层的指针(例如，L3对应的是skb->nh指针)初始化为skb->data，因为这个指针(data指针)的值会在处理下一层协议时改变 (skb->data将被初始化成缓冲区里的其他地址)。在处理n层协议的函数结束时，在把包传递给n+1层的处理函数前，它会把skb-> data指针指向n层协议头的末尾，这正好是n+1层协议的协议头。
当网卡驱动程序收到一个UDP数据报后，它创建一个结构体struct sk_buff，确保sk_buff->data成员指向的空间足够存放收到的数据(对于数据报分片的情况，因为比较复杂，我们暂时忽略，我们假设一次收到的是一个完整的UDP数据报)。把收到的数据全部拷贝到sk_buff->data指向的空间，然后，把skb->mac.raw指向data，此时，数据报的开始位置是一个以太网头，所以skb->mac.raw指向链路层的以太网头。然后通过调用skb_pull剥掉以太网头，所谓剥掉以太网头，只是把data加上sizeof(struct ethhdr)，同时len减去这个值，这样，在逻辑上,skb已经不包含以太网头了，但通过skb->mac.raw还能找到它。这就是我们通常所说的，IP数据报被收到后，在链路层被剥去以太网头。
sk_buff->dst
这个变量在路由子系统中使用
sk_buff->sp
这个变量被IPSec协议用于跟踪传输的信息
sk_buff->cb[48]
这是一个“control buffer”，或者说是一个私有信息的存储空间，由每一层自己维护并使用。它在分配sk_buff结构时分配(它目前的大小是48字节，已经足够为每一层存储必要的私有信息了)。在每一层中，访问这个变量的代码通常用宏实现以增强代码的可读性。例如，TCP用这个变量存储tcp_skb_cb结构。
下面这个宏被TCP代码用来访问cb变量。在这个宏里面，有一个简单的类型转换:
#define TCP_SKB_CB(__skb) ((struct tcp_skb_cb *)&((__skb)->cb[0]))
下面的例子是TCP子系统在收到一个分段时填充相关数据结构的代码:
int tcp_v4_rcv(struct sk_buff *skb)
{
...
th = skb->h.th;
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)->when = 0;
TCP_SKB_CB(skb)->flags = skb->nh.iph->tos;
TCP_SKB_CB(skb)->sacked = 0;
...
}
如果想要了解cb中的参数是如何被取出的，可以查看net/ipv4/tcp_output.c中的tcp_transmit_skb函数。这个函数被TCP用于向IP层发送一个分段。
sk_buff->csum
sk_buff->ip_summed
表示校验和以及相关状态标记
sk_buff->cloned
一个布尔标记，当被设置时，表示这个结构是另一个sk_buff的克隆
sk_buff->pkt_type
这个变量表示帧的类型，分类是由L2的目的地址来决定的。这个值在网卡驱动程序中由函数eth_type_trans通过判断目的以太网地址来确定。如果目的地址是FF:FF:FF:FF:FF:FF，则为广播地址，pkt_type = PACKET_BROADCAST；如果最高位为1,则为组播地址，pkt_type = PACKET_MULTICAST；如果目的mac地址跟本机mac地址不相等，则不是发给本机的数据报，pkt_type = PACKET_OTHERHOST；否则就是缺省值PACKET_HOST。
/* Packet types */
#define PACKET_HOST 0 /* To us */
#define PACKET_BROADCAST 1 /* To all */
#define PACKET_MULTICAST 2 /* To group */
#define PACKET_OTHERHOST 3 /* To someone else */
#define PACKET_OUTGOING 4 /* Outgoing of any type */
sk_buff->priority
这个变量描述发送或转发包的QoS类别。如果包是本地生成的，socket层会设置priority变量。如果包是将要被转发的， rt_tos2priority函数会根据ip头中的Tos域来计算赋给这个变量的值。这个变量的值与DSCP(DiffServ CodePoint)没有任何关系。
sk_buff->protocol
这个变量是高层协议从二层设备的角度所看到的协议。典型的协议包括IP，IPV6和ARP。完整的列表在 include/linux/if_ether.h中。由于每个协议都有自己的协议处理函数来处理接收到的包，因此，这个域被设备驱动用于通知上层调用哪个协议处理函数。每个网络驱动都调用netif_rx来通知上层网络协议的协议处理函数，因此protocol变量必须在这些协议处理函数调用之前初始化。
----------------------------------------
linux内核是模块化的，你可以选择包含或者删除某些功能。因此，sk_buff结构里面的一些成员变量只有在内核选择支持某些功能时才有效，比如防火墙(netfilter)或者qos：
__u32 nfctinfo
...
#ifdef CONFIG_NETFILTER
struct nf_conntrack *nfct;
#if defined(CONFIG_NF_CONNTRACK) || defined(CONFIG_NF_CONNTRACK_MODULE)
struct sk_buff *nfct_reasm;
#endif
#ifdef CONFIG_BRIDGE_NETFILTER
struct nf_bridge_info *nf_bridge;
#endif
__u32 nfmark;
#endif /* CONFIG_NETFILTER */
这些变量被netfilter使用(防火墙代码)，内核编译选项是“Device Drivers->Networking support-> Networking options-> Network packet filtering”和两个子选项“Network packet filtering debugging”和“Bridged IP/ARP packets filtering”
#ifdef CONFIG_NET_SCHED
__u16 tc_index;
#ifdef CONFIG_NET_CLS_ACT
__u16 tc_verd;
#endif
#endif
这两个变量被流量控制代码使用。tc_index只有在编译时定义了CONFIG_NET_SCHED符号才有效；tc_verd只有在编译时定义了CONFIG_NET_CLS_ACT符号才有效。这两个符号可以通过选择特定的编译选项来定义:
Networking --->
Networking options --->
QoS and/or fair queueing --->
[*] QoS and/or fair queueing
[*] Actions
QoS选项不能被编译成内核模块。原因就是，内核编译之后，由某个选项所控制的数据结构是不能动态变化的。一般来说，如果某个选项会修改内核数据结构(比如说，在sk_buff里面增加一个项tc_index)，那么，包含这个选项的组件就不能被编译成内核模块。
你可能经常需要查找是哪个make menuconfig编译选项或者变种定义了某个#ifdef标记，以便理解内核中包含的某段代码。在2.6内核中，最快的，查找它们之间关联关系的方法，就是查找分布在内核源代码树中的kconfig文件中是否定义了相应的符号(每个目录都有一个这样的文件)。在2.4内核中，你需要查看 Documentation/Configure.help文件。
Quality of Service(QoS)服务质量
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