TCP 内核模块实现源码分析

 

TCP 定义在  RFC 793  , updat 1122, 3168,  6093, 6528 

 

管理连接 && 收发数据

 

TCP 提供 可靠的、 流量控制的、 端到端 的数据流服务。

 

可靠的 实现方式：

1. TCP 将数据分成不同的segment

2. TCP 使用定时器来控制时间

3. TCP 始终使用确认机制

4. TCP 首部数据检验

5. TCP 可以重组数据包

6. TCP 丢弃重复数据

7. TCP 提供流量控制

 

 

内核源码文件列表：

tcp.c
tcp_input.c
tcp_output.c
tcp_timer.c
tcp_ipv4.c
tcp_minisocks.c
tcp_cong.c
tcp_metrics.c
tcp_fastopen.c
tcp_rate.c
tcp_recovery.c
tcp_ulp.c
tcp_offload.c

 

1. TCP 首部报文格式  include/uapi/linux/tcp.h

struct tcphdr {
    __be16    source;
    __be16    dest;
    __be32    seq;
    __be32    ack_seq;
#if defined(__LITTLE_ENDIAN_BITFIELD)
    __u16    res1:4,
        doff:4,
        fin:1,
        syn:1,
        rst:1,
        psh:1,
        ack:1,
        urg:1,
        ece:1,
        cwr:1;
#elif defined(__BIG_ENDIAN_BITFIELD)
    __u16    doff:4,
        res1:4,
        cwr:1,
        ece:1,
        urg:1,
        ack:1,
        psh:1,
        rst:1,
        syn:1,
        fin:1;
#else
#error    "Adjust your <asm/byteorder.h> defines"
#endif    
    __be16    window;
    __sum16    check;
    __be16    urg_ptr;
};

 

 

TCP 首部20字节

 

 

TCP 初始化

net/ipv4/af_inet.c  定义tcp_ptotocol 对象

/* thinking of making this const? Don't.
 * early_demux can change based on sysctl.
 */
static struct net_protocol tcp_protocol = {
    .early_demux    =    tcp_v4_early_demux,
    .early_demux_handler =  tcp_v4_early_demux,
    .handler    =    tcp_v4_rcv,
    .err_handler    =    tcp_v4_err,
    .no_policy    =    1,
    .netns_ok    =    1,
    .icmp_strict_tag_validation = 1,
};

 

 

初始化tcp 协议

static int __init inet_init(void) {
  ...  
  if (inet_add_protocol(&tcp_protocol, IPPROTO_TCP) < 0)
    pr_crit("%s: Cannot add TCP protocol\n", __func__);
  ....
}
  

 

 

调用 tcp_proc_register 注册tcp协议 

int tcp_proc_register(struct net *net, struct tcp_seq_afinfo *afinfo)
{
    int rc = 0;
    struct proc_dir_entry *p;

    afinfo->seq_ops.start        = tcp_seq_start;
    afinfo->seq_ops.next        = tcp_seq_next;
    afinfo->seq_ops.stop        = tcp_seq_stop;

    p = proc_create_data(afinfo->name, S_IRUGO, net->proc_net,
                 afinfo->seq_fops, afinfo);
    if (!p)
        rc = -ENOMEM;
    return rc;
}

 

 

 

每个连接，TCP管理4个不同的时间   net/ipv4/tcp_timer.c

重传时间: 在发送SYN请求后，等待另一方的确认时间

确认延迟时间： TIME_WAIT 2* MSL

保持时间 ： 空闲连接的另一端何时关闭或重启

Zero Window probe timer： 窗口大小信息不断变化