2、結構體相關操作函式

    （1）、dev_alloc_skb

    實際上，函式dev_alloc_skb最終是呼叫__alloc_skb函式來分配資料緩衝區和sk_buff結構體的，如下圖：

    從dev_alloc_skb到__alloc_skb所涉及的原始碼如下： 

/* linux-2.6.38.8/net/core/skbuff.c */
struct sk_buff *dev_alloc_skb(unsigned int length)
{
	/*
	 * There is more code here than it seems:
	 * __dev_alloc_skb is an inline
	 */
	return __dev_alloc_skb(length, GFP_ATOMIC);
}

/* linux-2.6.38.8/include/linux/skbuff.h */
static inline struct sk_buff *__dev_alloc_skb(unsigned int length,
					      gfp_t gfp_mask)
{
	struct sk_buff *skb = alloc_skb(length + NET_SKB_PAD, gfp_mask);
	if (likely(skb))
		skb_reserve(skb, NET_SKB_PAD);
	return skb;
}

/* linux-2.6.38.8/include/linux/skbuff.h */
static inline struct sk_buff *alloc_skb(unsigned int size,
					gfp_t priority)
{
	return __alloc_skb(size, priority, 0, NUMA_NO_NODE);
}
 

    其中，NET_SKB_PAD的值在ARM體系架構上為32。

    接下來，在__alloc_skb函式中，首先通過kmem_cache_alloc_node函式（在未配置CONFIG_NUMA和CONFIG_SLOB的情況下，它的實現就是直接呼叫kmem_cache_alloc函式）從skbuff_head_cache快取記憶體中申請一個sk_buff結構體物件。建立skbuff_head_cache快取記憶體的原始碼如下： 

/* linux-2.6.38.8/net/socket.c */
static int __init sock_init(void)
{
	...

	/* Initialize skbuff SLAB cache */
	skb_init();

	...
}
core_initcall(sock_init);	/* early initcall */

/* linux-2.6.38.8/net/core/skbuff.c */
void __init skb_init(void)
{
	skbuff_head_cache = kmem_cache_create("skbuff_head_cache",
					      sizeof(struct sk_buff),
					      0,
					      SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_PANIC,
					      NULL);
	skbuff_fclone_cache = kmem_cache_create("skbuff_fclone_cache",
						(2*sizeof(struct sk_buff)) +
						sizeof(atomic_t),
						0,
						SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_PANIC,
						NULL);
}
 

    申請sk_buff結構體物件的程式碼如下： 

/* linux-2.6.38.8/net/core/skbuff.c */
	skb = kmem_cache_alloc_node(cache, gfp_mask & ~__GFP_DMA, node);
	if (!skb)
		goto out;
	prefetchw(skb);

    對於S3C2410，prefetchw函式的實現是使用GCC的內建函式__builtin_prefetch，定義如下： 

/* linux-2.6.38.8/include/linux/prefetch.h */
#ifndef ARCH_HAS_PREFETCHW
#define prefetchw(x) __builtin_prefetch(x,1)
#endif
 

    __builtin_prefetch的函式原型為void __builtin_prefetch (const void *addr, ...)，常用於最小化資料的存取時間。引數addr的值為將要預取的記憶體地址，另外，它還有兩個可選的引數rw 和 locality，rw的值只能為常量0或者1，1用於寫的預取，預設值0用於讀的預取。關於它的詳細使用說明請參考網址http://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc-4.6.2/gcc/Other-Builtins.html#Other-Builtins。

    對於ARMv5，prefetchw函式使用另一種實現，而S3C2410是無法支援的。另外，對於S3C2410，__LINUX_ARM_ARCH__的值為4，在linux-2.6.38.8/arch/arm/Makefile檔案中被宣告。

    __alloc_skb函式的另一個重要功能就是分配資料緩衝區，包括skb_shared_info結構體。先使用SKB_DATA_ALIGN巨集以SMP_CACHE_BYTES（對於ARM體系架構，它的值為32）位對齊資料緩衝區（這裡不包括skb_shared_info結構體）的大小，然後呼叫kmalloc_node_track_caller函式分配記憶體，程式碼如下： 

/* linux-2.6.38.8/net/core/skbuff.c */
	size = SKB_DATA_ALIGN(size);
	data = kmalloc_node_track_caller(size + sizeof(struct skb_shared_info),
			gfp_mask, node);
	if (!data)
		goto nodata;
	prefetchw(data + size);

    其中兩個主要函式的實現如下： 

/* linux-2.6.38.8/include/linux/skbuff.h */
#define SKB_DATA_ALIGN(X)	(((X) + (SMP_CACHE_BYTES - 1)) & \
				 ~(SMP_CACHE_BYTES - 1))

/* linux-2.6.38.8/include/linux/slab.h */
#define kmalloc_node_track_caller(size, flags, node) \
	kmalloc_track_caller(size, flags)

#define kmalloc_track_caller(size, flags) \
	__kmalloc(size, flags)

/* linux-2.6.38.8/mm/slab.c */
void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
{
	return __do_kmalloc(size, flags, NULL);
}

    最後，__alloc_skb函式會完成對sk_buff和skb_shared_info兩個結構體變數部分成員的初始化。 

/* linux-2.6.38.8/net/core/skbuff.c */
	memset(skb, 0, offsetof(struct sk_buff, tail));
	skb->truesize = size + sizeof(struct sk_buff);
	atomic_set(&skb->users, 1);
	skb->head = data;
	skb->data = data;
	skb_reset_tail_pointer(skb);
	skb->end = skb->tail + size;
#ifdef NET_SKBUFF_DATA_USES_OFFSET
	skb->mac_header = ~0U;
#endif

    其中，當NET_SKBUFF_DATA_USES_OFFSET未定義時，skb_reset_tail_pointer函式的定義如下： 

/* linux-2.6.38.8/include/linux/skbuff.h */
static inline void skb_reset_tail_pointer(struct sk_buff *skb)
{
	skb->tail = skb->data;
}

/* linux-2.6.38.8/net/core/skbuff.c */
	shinfo = skb_shinfo(skb);
	memset(shinfo, 0, offsetof(struct skb_shared_info, dataref));
	atomic_set(&shinfo->dataref, 1);
	kmemcheck_annotate_variable(shinfo->destructor_arg);

    其中，skb_shinfo函式的定義如下： 

/* linux-2.6.38.8/include/linux/skbuff.h */
	#define skb_shinfo(SKB)	((struct skb_shared_info *)(skb_end_pointer(SKB)))

    當NET_SKBUFF_DATA_USES_OFFSET未定義時，skb_end_pointer函式的定義如下： 

/* linux-2.6.38.8/include/linux/skbuff.h */
static inline unsigned char *skb_end_pointer(const struct sk_buff *skb)
{
	return skb->end;
}

     __alloc_skb函式完成的工作大致如下圖（圖片來自《Understanding Linux Network Internals》）：

    另外，當NET_SKBUFF_DATA_USES_OFFSET未定義時，sk_buff_data_t的宣告如下： 

/* linux-2.6.38.8/include/linux/skbuff.h */
typedef unsigned char *sk_buff_data_t;

    （2）、skb_reserve

    skb_reserve函式用於在緩衝區的頭部預留一些空間，其定義如下： 

/* linux-2.6.38.8/include/linux/skbuff.h */
static inline void skb_reserve(struct sk_buff *skb, int len)
{
	skb->data += len;
	skb->tail += len;
}

    skb_reserve函式只是簡單地更新data和tail兩個指標而已，如下圖（圖片來自《Understanding LinuxNetwork Internals》）：

    （3）、skb_put

    skb_put函式會把一個數據塊新增到緩衝區的尾端。 

/* linux-2.6.38.8/net/core/skbuff.c */
unsigned char *skb_put(struct sk_buff *skb, unsigned int len)
{
	unsigned char *tmp = skb_tail_pointer(skb);
	SKB_LINEAR_ASSERT(skb);
	skb->tail += len;
	skb->len  += len;
	if (unlikely(skb->tail > skb->end))
		skb_over_panic(skb, len, __builtin_return_address(0));
	return tmp;
}

    其中，skb_tail_pointer函式在NET_SKBUFF_DATA_USES_OFFSET未定義時，其定義如下： 

/* linux-2.6.38.8/include/linux/skbuff.h */
static inline unsigned char *skb_tail_pointer(const struct sk_buff *skb)
{
	return skb->tail;
}

    對於ARM體系結構，在CONFIG_BUG和CONFIG_DEBUG_BUGVERBOSE都配置的情況下，SKB_LINEAR_ASSERT的定義如下： 

/* linux-2.6.38.8/include/linux/skbuff.h */
#define SKB_LINEAR_ASSERT(skb)  BUG_ON(skb_is_nonlinear(skb))

/* linux-2.6.38.8/include/asm-generic/bug.h */
#ifndef HAVE_ARCH_BUG_ON
#define BUG_ON(condition) do { if (unlikely(condition)) BUG(); } while(0)
#endif

/* linux-2.6.38.8/arch/arm/include/asm/bug.h */
extern void __bug(const char *file, int line) __attribute__((noreturn));

#define BUG()		__bug(__FILE__, __LINE__) /* give file/line information */

/* linux-2.6.38.8/arch/arm/kernel/traps.c */
void __attribute__((noreturn)) __bug(const char *file, int line)
{
	printk(KERN_CRIT"kernel BUG at %s:%d!\n", file, line);
	*(int *)0 = 0;

	/* Avoid "noreturn function does return" */
	for (;;);
}

    當函式skb_is_nonlinear返回非零值（也就是skb->data_len的值不為0）時，SKB_LINEAR_ASSERT將產生一個oops訊息。skb_is_nonlinear的定義如下： 

/* linux-2.6.38.8/include/linux/skbuff.h */
static inline int skb_is_nonlinear(const struct sk_buff *skb)
{
	return skb->data_len;
}

    skb_put函式其實也沒有真的把資料新增到緩衝區中，而只是簡單地更新了skb->tail和skb->len的值，如下圖（圖片來自《Understanding Linux Network Internals》）：

    （4）、skb_push

    skb_push函式會把一個數據塊新增到緩衝區的開端。 

/* linux-2.6.38.8/net/core/skbuff.c */
unsigned char *skb_push(struct sk_buff *skb, unsigned int len)
{
	skb->data -= len;
	skb->len  += len;
	if (unlikely(skb->data<skb->head))
		skb_under_panic(skb, len, __builtin_return_address(0));
	return skb->data;
}

    skb_push函式其實也沒有真的把資料新增到緩衝區中，而只是簡單地更新了skb->data和skb->len的值，如下圖（圖片來自《Understanding Linux Network Internals》）：

    （5）、skb_pull

    skb_pull函式會把一個數據塊從緩衝區中的頂端刪除。 

/* linux-2.6.38.8/net/core/skbuff.c */
unsigned char *skb_pull(struct sk_buff *skb, unsigned int len)
{
	return skb_pull_inline(skb, len);
}

/* linux-2.6.38.8/include/linux/skbuff.h */
static inline unsigned char *skb_pull_inline(struct sk_buff *skb, unsigned int len)
{
	return unlikely(len > skb->len) ? NULL : __skb_pull(skb, len);
}

static inline unsigned char *__skb_pull(struct sk_buff *skb, unsigned int len)
{
	skb->len -= len;
	BUG_ON(skb->len < skb->data_len);
	return skb->data += len;
}

    skb_pull函式其實也沒有真的把資料從緩衝區中刪除，而只是簡單地更新了skb->data和skb->len的值，如下圖（圖片來自《Understanding Linux Network Internals》）：