linux网络内核 linux网络内核分析

Linux网络 - 数据包在内核中接收和发送的过程（转）

本文将介绍在Linux系统中， 数据包是如何一步一步从网卡传到进程手中的 以及 数据包是如何一步一步从应用程序到网卡并终发送出去的 。

linux网络内核 linux网络内核分析

如果英文没有问题，强烈建议阅读后面参考里的文章，里面介绍的更详细。

本文只讨论以太网的物理网卡，不涉及虚拟设备，并且以一个UDP包的接收过程作为示例.

网卡需要有驱动才能工作，驱动是加载到内核中的模块，负责衔接网卡和内核的网络模块，驱动在加载的时候将自己注册进网络模块，当相应的网卡收到数据包时，网络模块会调用相应的驱动程序处理数据。

下图展示了数据包（packet）如何进入内存，并被内核的网络模块开始处理：

软中断会触发内核网络模块中的软中断处理函数，后续流程如下

由于是UDP包，所以第一步会进入IP层，然后一级一级的函数往下调：

应用层一般有两种方式接收数据，一种是recvfrom函数阻塞在那里等着数据来，这种情况下当socket收到通知后，recvfrom就会被唤醒，然后读取接收队列的数据；另一种是通过epoll或者select监听相应的socket，当收到通知后，再调用recvfrom函数去读取接收队列的数据。两种情况都能正常的接收到相应的数据包。

了解数据包的接收流程有助于帮助我们搞清楚我们可以在哪些地方监控和修改数据包，哪些情况下数据包可能被丢弃，为我们处理网络问题提供了一些参考，同时了解netfilter中相应钩子的位置，对于了解iptables的用法有一定的帮助，同时也会帮助我们后续更好的理解Linux下的网络虚拟设备。

ndo_start_xmit会绑定到具体网卡驱动的相应函数，到这步之后，就归网卡驱动管了，不同的网卡驱动有不同的处理方式，这里不做详细介绍，其大概流程如下：

在网卡驱动发送数据包过程中，会有一些地方需要和netdevice子系统打交道，比如网卡的队列满了，需要告诉上层不要再发了，等队列有空闲的时候，再通知上层接着发数据。

linux内核设计与实现？

Linux内核的设计与实现是一个很大的话题,我这里简单概括一下:

Linux内核采用模块化设计,将内核功能划分为多个相对独立的模块,如文件系统模块、网络模块、进程调度模块等。这种模块化设计使得Linux内核具有良好的可扩展性和可维护性。

Linux内核采用层次化设计,从上到下主要分为用户空间、系统调用接口、内核空间。用户空间和内核空间通过系统调用接互。内核空间中又分为多层,从上到下主要分为进程调度层、文件系统层、网络层、设备驱动层等。

Linux内核提供强大的抽象能力和通用机制。如通过文件抽象统一了对文件、网络套接字、管道等的访问;通过缓冲 CACHE 抽象实现了文件缓冲、目录缓冲、页缓冲等。这些抽象和机制使得上层文件系统和网络协议的实现变得更加简单。

Linux内核采用先进的数据结构,如双向链表、散列表、红黑树、堆等,这些数据结构使得Linux内核在性能和复杂度上都有很好的表现。

Linux内核实现了先进的算法和机制,如时间共享进程调度算法、虚拟内存管理算法、TCP拥塞控制算法等,这些算法机制是Linux内核性能优良和功能强大的基石。

Linux内核有着非常清晰和简洁的源代码,这也是它受欢迎的一个重要原因。简洁清晰的代码易于维护和二次开发。

这是Linux内核设计与实现的一个简单概括,实际上每个方面都可以讲述很多,希望对你有所帮助。如果你有任何其他问题,欢迎在回复中提出。

基于linux内核开发设计的操作系统有哪些

目前成型的系统有如下：

手机：Android、ios（只能算半个）

电脑：linux、ubuntu、MAC等

还有诸如：openSUSE、Mint、Fedora、Debian、Mandriva、PCLinuxOS、Puppy、Sabayon、MEPIS、CentOS、Arch、Slackware、FreeBSD、Kubuntu、DamnSmall等等就不说了

Linux是一套和自由传播的类Unix操作系统，是一个基于POSIX和UNIX的多用户、多任务、支持多线程和多CPU的操作系统。它能运行主要的UNIX工具软件、应用程序和网络协议。它支持32位和64位硬件。Linux继承了Unix以网络为核心的设计思想，是一个性能稳定的多用户网络操作系统。

Linux操作系统诞生于1991年10月5日（这是第一次正式向外公布时间）。Linux存在着许多不同的Linux版本，但它们都使用了Linux内核。Linux可安装在各种计算机硬件设备中，比如手机、平板电脑、路由器、视频游戏控制台、台式计算机、大型机和超级计算机。

严格来讲，Linux这个词本身只表示Linux内核，但实际上人们已经习惯了用Linux来形容整个基于Linux内核，并且使用GNU工程各种工具和数据库的操作系统。

linux4.19与5.10哪个内核好

5.10。

1、LinuxKernel开发者与维护总负责人GregKroahHartman宣布LinuxKernel4.19内核将是长期支持版本，即用户使用该内核可得到长期的补丁支持，包括修复重要的漏洞。

2、LinuxKernel4.19内核发布之后将会持续支持数年时间，将带来了诸多的新功能及改进，包括升级驱动、改进图形和网络、架构更新、核心内核和网络改进、更新的文件系统、以及文档和工具更新等等。

3、Linux内核5.10的开发正在进行中。已确认这是一个长期支持的版本，将带来更新的硬件支持和其他承诺的功能。

4、Phoronix了5.10也对文件系统进行了优化和存储改进。所以，从这一点来看，我们应该会看到一些性能上的改进。

5、在Linux内核5.10（下文简称“5.10版本”）版本中，华为提交的补丁数量为1434个，占比8.9百分之，内核代码贡献；代码修改41049行，占比5.3百分之，代码修改行排名第二；自动内核缺陷发现机器人HULKRobot在内核Bug发现榜单上排名第二，发现了15百分之的内核Bug。

如何给linux安装新内核？

一、获取内核源码

二、解压内核源码

首先以root帐号登录，然后进入/usr/src子目录。如果用户在安装Linux时，安装了内核的源代码，则会发现一个linux-x.y.z的子目录。该目录下存放着内核x.y.z的源代码。此外，还会发现一个指向该目录的链接linux。删除该连接，然后将新内核的源文件拷贝到/usr/src目录中，并解压:

#tarzxvfLinux-2.3.14.tar.gz

文件释放成功后，在/usr/src目录下会生成一个linux子目录。其中包含了内核2.3.14的全部源代码。将/usr/include/a、/usr/inlude/linux、/usr/include/scsi链接到/usr/src/linux/include目录下的对应目录中。

#cd/usr/include

#rm-Rfalinux

#ln-s/usr/src/linux/include/a-i386a

#ln-s/usr/src/linux/include/linuxlinux

#ln-s/usr/src/linux/include/scsiscsi

删除源代码目录中残留的.o文件和其它从属文件。

#cd/usr/src/linux

#makemrproper

三.增量补丁

有时不需要完全重新安装，只需打增量补丁，类似升级，在内核源码树根目录运行:

patch-p1<../patch-x.y.z

四.内核源码树目录：

arch：包含和硬件体系结构相关的代码，每种平台占一个相应的目录。和32位PC相关的代码存放在i386目录下，其中比较重要的包括kernel（内核核心部分）、mm（内存管理）、math-emu（浮点单元仿真）、lib（硬件相关工具函数）、boot（程序）、pci（PCI总线）和power（CPU相关状态）。

block：部分块设备驱动程序。

crypto：常用加密和散列算法（如AES、SHA等），还有一些压缩和CRC校验算法。

Documentation：关于内核各部分的通用解释和注释。

drivers：设备驱动程序，每个不同的驱动占用一个子目录。

fs：各种支持的文件系统，如ext、fat、ntfs等。

include：头文件。其中，和系统相关的头文件被放置在linux子目录下。

init：内核初始化代码（注意不是系统代码）。

ipc：进程间通信的代码。

kernel：内核的核心部分，包括进程调度、定时器等，和平台相关的一部分代码放在arch//kernel目录下。

lib：库文件代码。

mm：内存管理代码，和平台相关的一部分代码放在arch//mm目录下。

net：网络相关代码，实现了各种常见的网络协议。

scripts：用于配置内核文件的脚本文件。

security：主要是一个SELinux的模块。

sound：常用音频设备的驱动程序等。

usr：实现了一个cpio。

在i386体系下，系统将从arch/i386/kernel/head.s开始执行，并进而转移到init/main.c中的main()函数初始化内核。

五.配置内核

#cd/usr/src/linux

内核配置方法有三种：

（1）命令行:makeconfig

（2）菜单模式的配置界面:makemenuconfig

(3)Xwindow:makexconfig

Linux的内核配置程序提供了一系列配置选项。对于每一个配置选项，用户可以回答\"y\"、\"m\"或\"n\"。其中\"y\"表示将相应特性的支持或设备驱动程序编译进内核；\"m\"表示将相应特性的支持或设备驱动程序编译成可加载模块，在需要时，可由系统或用户自行加入到内核中去；\"n\"表示内核不提供相应特性或驱动程序的支持。由于内核的配置选项非常多，本文只介绍一些比较重要的选项。

1、Codematurityleveloptions（代码成熟度选项）

Promptfordevelopmentand/orincompletecode/drivers(CONFIG_EXPERIMENTAL)[N/y/?]如果用户想要使用还处于测试阶段的代码或驱动，可以选择“y”。如果想编译出一个稳定的内核，则要选择“n”。

2、Processortypeandfeatures（处理器类型和特色）

（1）、Processorfamily(386,486/Cx486,586/K5/5x86/6x86,Pentium/K6/TSC,PPro/6x86MX)[PPro/6x86MX]选择处理器类型，缺省为Ppro/6x86MX。

（2）、MaximumPhysicalMemory(1GB,2GB)[1GB]内核支持的内存数，缺省为1G。

（3）、Mathemulation(CONFIG_MATH_EMULATION)[N/y/?]协处理器仿真，缺省为不仿真。

（4）、MTRR(MemoryTypeRangeRegister)support(CONFIG_MTRR)[N/y/?]

选择该选项，系统将生成/proc/mtrr文件对MTRR进行管理，供Xserver使用。

（5）、Symmetricmulti-processingsupport(CONFIG_SMP)[Y/n/?]选择“y”，内核将支持对称多处理器。

3、Loadablemodulesupport（可加载模块支持）

（1）、Enableloadablemodulesupport(CONFIG_MODULES)[Y/n/?]选择“y”，内核将支持加载模块。

（2）、Kernelmoduleloader(CONFIG_KMOD)[N/y/?]选择“y”，内核将自动加载那些可加载模块，否则需要用户手工加载。

4、Generalsetup（一般设置）

（1）、Networkingsupport(CONFIG_NET)[Y/n/?]该选项设置是否在内核中提供网络支持。

（2）、PCIsupport(CONFIG_PCI)[Y/n/?]该选项设置是否在内核中提供PCI支持。

（3）、PCIaccesode(BIOS,Direct,Any)[Any]该选项设置Linux探测PCI设备的方式。选择“BIOS”，Linux将使用BIOS；选择“Direct”，Linux将不通过BIOS；选择“Any”，Linux将直接探测PCI设备，如果失败，再使用BIOS。

（4）Parallelportsupport(CONFIG_PARPORT)[N/y/m/?]选择“y”，内核将支持平行口。

5、PlugandPlayconfiguration（即插即用设备支持）

（1）、PlugandPlaysupport(CONFIG_PNP)[Y/m/n/?]选择“y”，内核将自动配置即插即用设备。

（2）、ISAPlugandPlaysupport(CONFIG_ISAPNP)[Y/m/n/?]选择“y”，内核将自动配置基于ISA总线的即插即用设备。

6、Blockdevices（块设备）

（1）、NormalPCfloppydisksupport(CONFIG_BLK_DEV_FD)[Y/m/n/?]选择“y”，内核将提供对软盘的支持。

（2）、EnhancedIDE/MFM/RLLdisk/cdrom/tape/floppysupport(CONFIG_BLK_DEV_IDE)[Y/m/n/?]选择“y”，内核将提供对增强IDE硬盘、CDROM和磁带机的支持。

7、Networkingoptions（网络选项）

（1）、Packetsocket(CONFIG_PACKET)[Y/m/n/?]选择“y”，一些应用程序将使用Packet协议直接同网络设备通讯，而不通过内核中的其它中介协议。

（2）、Networkfirewalls(CONFIG_FIREWALL)[N/y/?]选择“y”，内核将支持防火墙。

（3）、TCP/IPnetworking(CONFIG_INET)[Y/n/?]选择“y”，内核将支持TCP/IP协议。

（4）TheIPXprotocol(CONFIG_IPX)[N/y/m/?]选择“y”，内核将支持IPX协议。

（5）、AppletalkDDP(CONFIG_ATALK)[N/y/m/?]选择“y”，内核将支持AppletalkDDP协议。

8、SCSIsupport（SCSI支持）

如果用户要使用SCSI设备，可配置相应选项。

9、Networkdevicesupport（网络设备支持）

Networkdevicesupport(CONFIG_NETDEVICES)[Y/n/?]选择“y”，内核将提供对网络驱动程序的支持。

10、Ethernet(10or100Mbit)（10M或100M以太网）

在该项设置中，系统提供了许多网卡驱动程序，用户只要选择自己的网卡驱动就可以了。此外，用户还可以根据需要，在内核中加入对FDDI、PPP、SLIP和无线LAN（WirelessLAN）的支持。

11、Characterdevices（字符设备）

（1）、Virtualterminal(CONFIG_VT)[Y/n/?]选择“y”，内核将支持虚拟终端。

（2）、Supportforconsoleonvirtualterminal(CONFIG_VT_CONSOLE)[Y/n/?]

选择“y”，内核可将一个虚拟终端用作系统控制台。

（3）、Standard/generic(dumb)serialsupport(CONFIG_SERIAL)[Y/m/n/?]

选择“y”，内核将支持串行口。

（4）、Supportforconsoleonserialport(CONFIG_SERIAL_CONSOLE)[N/y/?]

选择“y”，内核可将一个串行口用作系统控制台。

12、Mice（鼠标）

PS/2mouse(aka\"auxiliarydevice\")support(CONFIG_PSMOUSE)[Y/n/?]如果用户使用的是PS/2鼠标，则该选项应该选择“y”。

13、Filesystems（文件系统）

（1）、Quotasupport(CONFIG_QUOTA)[N/y/?]选择“y”，内核将支持磁盘限额。

（2）、Kernelautomountersupport(CONFIG_AUTOFS_FS)[Y/m/n/?]选择“y”，内核将提供对automounter的支持，使系统在启动时自动mount远程文件系统。

（3）、DOSFATfssupport(CONFIG_FAT_FS)[N/y/m/?]选择“y”，内核将支持DOSFAT文件系统。

（4）、ISO9660CDROMfilesystemsupport(CONFIG_ISO9660_FS)[Y/m/n/?]

选择“y”，内核将支持ISO9660CDROM文件系统。

（5）、NTFSfilesystemsupport(readonly)(CONFIG_NTFS_FS)[N/y/m/?]

选择“y”，用户就可以以只读方式访问NTFS文件系统。

（6）、/procfilesystemsupport(CONFIG_PROC_FS)[Y/n/?]/proc是存放Linux系统运行状态的虚拟文件系统，该项必须选择“y”。

（7）、Secondextendedfssupport(CONFIG_EXT2_FS)[Y/m/n/?]EXT2是Linux的标准文件系统，该项也必须选择“y”。

14、NetworkFileSystems（网络文件系统）

（1）、NFSfilesystemsupport(CONFIG_NFS_FS)[Y/m/n/?]选择“y”，内核将支持NFS文件系统。

（2）、SMBfilesystemsupport(tomountWfWsharesetc.)(CONFIG_SMB_FS)

选择“y”，内核将支持SMB文件系统。

（3）、NCPfilesystemsupport(tomountNetWarevolumes)(CONFIG_NCP_FS)

选择“y”，内核将支持NCP文件系统。

15、PartitionTypes（分区类型）

该选项支持一些不太常用的分区类型，用户如果需要，在相应的选项上选择“y”即可。

16、Consoledrivers（控制台驱动）

VGAtextconsole(CONFIG_VGA_CONSOLE)[Y/n/?]选择“y”，用户就可以在标准的VGA显示方式下使用Linux了。

17、Sound（声音）

Soundcardsupport(CONFIG_SOUND)[N/y/m/?]选择“y”，内核就可提供对声卡的支持。

18、Kernelhacking（内核监视）

MagicSysRqkey(CONFIG_MAGIC_SYSRQ)[N/y/?]选择“y”，用户就可以对系统进行部分控制。一般情况下选择“n”。

六、编译内核

（一）、建立编译时所需的从属文件

#cd/usr/src/linux

#makedep

（二）、清除内核编译的目标文件

#makeclean

（三）、编译内核

#makezImage

内核编译成功后，会在/usr/src/linux/arch/i386/boot目录中生成一个新内核的映像文件zImage。如果编译的内核很大的话，系统会提示你使用makebzImage命令来编译。这时，编译程序就会生成一个名叫bzImage的内核映像文件。

（四）、编译可加载模块

如果用户在配置内核时设置了可加载模块，则需要对这些模块进行编译，以便将来使用inod命令进行加载。

#makemodules

#makemodelus_install

编译成功后，系统会在/lib/modules目录下生成一个2.3.14子目录，里面存放着新内核的所有可加载模块。

七、启动新内核

（一）、将新内核和System.map文件拷贝到/boot目录下

#cp/usr/src/linux/arch/i386/boot/bzImage/boot/vmlinuz-2.3.14

#cp/usr/src/linux/

#cd/boot

#rm-fSystem.map

#ln-sSystem.map-2.3.14System.map

（二）、配置/etc/lilo.conf文件。在该文件中加入下面几行：

default=linux-2.3.14

image=/boot/vmlinuz-2.3.14

label=linux-2.3.14

root=/dev/hda1

read-only

（三）、使新配置生效

#/in/lilo

（四）、重新启动系统

#/in/reboot

新内核如果不能正常启动，用户可以在LILO:提示符下启动旧内核。然后查出故障原因，重新编译新内核即可。

linux系统内核数据？

正如图中看到的一样，存在着两种WiFi设备，具体是哪一类要看IEEE802.11标准的MLME如何实现。 如果直接通过硬件实现，那么设备就是硬MAC(fullMAC)设备;如果通过软件的方式实现，那么设备就是软MAC(softMAC)设备。现阶段大部分无线设备都是软件实现的软MAC设备。

通常我们把Linux内核无线子系统看成两大块：cfg80211和mac80211，它们连通内核其他模块和用户空间的应用程序。 特别指出，cfg80211在内核空间提供配置管理服务，内核与应用层通过nl80211实现配置管理接口。需要记住的是，

硬MAC设备和软MAC设备都需要cfg80211才能工作。而mac80211只是一个驱动API，它只支持软件实现的软MAC设备。 接下来，我们主要关注软MAC设备。

Linux内核无线子系统统一各种WiFi设备，并处理OSI模型中层的MAC、PHY两层。 若进一步划分，MAC层可以分为MAC高层和MAC底层。前者负责管理MAC层无线网络的探测发现、身份认证、关联等;

后者实现MAC层如ACK等紧急操作。大部分情况下，硬件(如无线适配器)处理大部分的PHY层以及MAC底层操作。Linux子系统实现大部分的MAC高层回调函数。 2模块间接口

从图一中我们可以看出，各个模块之间分界线很清晰，并且模块间相互透明不可见。模块之间一般不会相互影响。 举个例子，我们在WiFi设备驱动做修改(如，打补丁、添加新的WiFi驱动等)，这些变更并不会影响到mac80211模块，

所以我们根本不用改动mac80211的代码。再如，北京北大青鸟建议添加一个新的网络协议理论上是不用修改套接字层以及设备无关层代码。一般情况下，内核通过一系列的函数指针实现各层之间相互透明。