關(guān)于ptype_all和pypte_base中的pt_prev的說明[轉(zhuǎn)]

Godbach

【Godbach注】
論壇中也經(jīng)常有網(wǎng)友問到這個問題，pt_prev在ptype_all和pypte_base中的作用是什么。我在LinuxForum上發(fā)現(xiàn)了一篇對該問題解釋的精華帖。這里轉(zhuǎn)載過來，并將原帖中兩個關(guān)鍵的回帖一并貼了過來，以饗大家。原文是有ID為getmoon發(fā)表于LinuxForum上的，連接為：http://www.linuxforum.net/forum/ ... &page=&view=&sb=&o=。感謝getmoon的精彩分析。
                                                                                                                                                                                                                                           --Mar 27，2010

    看見noble_shi兄弟"關(guān)于net_rx_action函數(shù)的若干問題"貼中關(guān)于pt_prev的問題， 本來想在論壇上找到一個相關(guān)的帖子的鏈接告訴他。但是發(fā)現(xiàn)咱們論壇上關(guān)于pt_prev的討論要么沒有說明，要么理解的偏差，甚至是錯誤。而且關(guān)于pt_prev的提問很多。故寫了以下內(nèi)容。

    不過本人水平有限，難免說錯。請執(zhí)教getmoon@163.com

    結(jié)論：pt_prev使用的原因是為了減少一次kfree_skb的調(diào)用，提高效率。

    如果有異議的請往下看。如果你對skb非常了解，那么請直接看<三>， 否則請一步一步往下看。

<一>相關(guān)知識
在講pt_prev的作用之前， 咱們先說明以下的東西。
（1）alloc_skb中初始化skb->users計數(shù)為1。

1. struct sk_buff( )
   
2. {
   
3. ....
   
4.     atomic_set(&skb->users， 1)；
   
5. ...
   
6. }
   

復(fù)制代碼

（2）kfree_skb中如果計數(shù)skb->users不為1則不會釋放skbuff 。

1. static inline void kfree_skb(struct sk_buff *skb)
   
2. {
   
3. if (atomic_read(&skb->users) == 1 || atomic_dec_and_test(&skb->users))
   
4. __kfree_skb(skb);
   
5. }
   

復(fù)制代碼

當(dāng)引用數(shù)為1或者引用數(shù)減1等于零時， 回收包緩沖。

(3)linux內(nèi)核網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧中到本機的skb包是在上層協(xié)議中釋放的。

<二>實現(xiàn)ptype_base和ptype_all鏈
    講了上面的東西后咱們來看ptype_base及ptype_all鏈相關(guān)的東西。這兩個鏈的作用在這里就不講了。 因為有了上面的東西， 所以涉及到一個skbuff共享的問題， 如果都用skb_clone或者skb_copy，那么性能將是很低的。 所以在linux中使用了skb共享的計數(shù)，就是用skb->users計數(shù)來計算共享的地方。
許多人理解了ptype_all和ptype_base鏈的作用之后，就認(rèn)為為什么不用下面的算法實現(xiàn)。

1. for (ptype=ptype_base[ntohs(type)&15];ptype;ptype=ptype->next) {
   
2.     if (ptype->type == type && (!ptype->dev || ptype->dev == skb->dev)) {
   
3.         atomic_inc(&skb->users);
   
4.         ptype->func(skb, skb->dev, ptype);
   
5.    }
   
6. }
   
7. kfree_skb(skb);
   

復(fù)制代碼

    我來說說為什么最后還要一個kfree_skb。在進(jìn)入這個for循環(huán)之前，skb->users的計數(shù)為1，每進(jìn)入一個ptype->fun函數(shù)之前都會加，并且在每個ptype->fun函數(shù)里面都會有kfree_skb函數(shù)（會減users)，但是并沒有真正的把skb釋放掉。還記得剛開始說明中kfree_skb里面的atomic_dec_and_test(&skb->users)嗎。 所以atomic_inc(&skb->users)；ptype->func(skb, skb->dev, ptype)；兩句代碼執(zhí)行之后并沒有改變skb->users的計數(shù)，還是1。所以這樣可以在for循環(huán)中循環(huán)好幾次， 無論幾個ptype->func都可以共享這個skb。退出for循環(huán)之后， skb->users還是1，并且之前并沒有真正的釋放掉內(nèi)存。因此你要調(diào)用kfree_skb(skb) 來釋放內(nèi)存。
    再說明一下另外一個問題，如果for循環(huán)就調(diào)用了ptype->func函數(shù)一次的話，那么在整個包的流程中，是調(diào)用了kfree_skb兩次。 一次在ptype->func函數(shù)中，第二次是在for循環(huán)之后， 就是上面代碼中的kfree_skb 。
說了上面的這個例子之后， 如果你現(xiàn)在知道了為什么用pt_prev來提交效率，那么你就不用往下看了。

<三> 利用pt_prev來提高效率
    理解了上面的內(nèi)容之后，咱們來看看2.4中的代碼。

1. for (ptype=ptype_base[ntohs(type)&15];ptype;ptype=ptype->next) {
   
2.     if (ptype->type == type && (!ptype->dev || ptype->dev == skb->dev)) {
   
3.         if (pt_prev) {
   
4.             if (!pt_prev->data)
   
5.                deliver_to_old_ones(pt_prev, skb, 0);
   
6.            else {
   
7.                 /*到這里，那么pt_prev指針不為空，ptype(當(dāng)前的）不為空，那么肯定要共享一次了，所以加1*/
   
8.                 atomic_inc(&skb->users);
   
9.                 pt_prev->func(skb，skb->dev, pt_prev);
   
10.                /*執(zhí)行上面的函數(shù)之后，會在里面減1。所以相對來說，上面兩句代碼執(zhí)行之后并沒有對skb->users的值進(jìn)行影響。*/
    
11.           }
    
12.        }
    
13.        pt_prev = ptype;
    
14. }
    
15. }
    
16. 
    
17. /*現(xiàn)在skb->users的計數(shù)還是為1*/
    
18. if (pt_prev) {
    
19.     if (!pt_prev->data)
    
20.         deliver_to_old_ones(pt_prev, skb, 1);
    
21.     else
    
22.     /*在這里就沒有用atomic_inc(&skb->users);因為到這里，skb->users就為1，并且這里是最后一次，所以不用加1，
    
23.        那么skb就直接在下面的pt_prev->func(skb, skb->dev,   pt_prev);函數(shù)中釋放了。
    
24.    */
    
25.     pt_prev->func(skb， skb->dev， pt_prev);
    
26. } else{
    
27.     /*到這里，已經(jīng)沒有對skb進(jìn)行操作的了。所以必須調(diào)用kfree_skb把skb釋放掉。*/
    
28.     kfree_skb(skb);
    
29. }
    

復(fù)制代碼

    你看，<二>和<三>相比是否少了一次調(diào)用kfree_skb呢。

    到現(xiàn)在， 你是否理解了為什么么用pt_prev了。
    你是否在為那些家伙的高深之處而感慨那。
    anything i can help u ， please email to : getmoon@163.com

后續(xù)討論
ID：rainfall
    今天我仔細(xì)看了一下linux2.2.x的net_bh,我認(rèn)為pt_prev的作用是減少一次skb_clone（當(dāng)然也少一次kfree_skb）。得出這個結(jié)論的理由是：每次在處理skbuff時，相關(guān)的處理都會復(fù)制一次skbuff的頭。如果鏈表上有n個元素，就要復(fù)制n次，然后還有釋放n次。最后還要釋放結(jié)構(gòu)本身。但是如果只復(fù)制n-1次，最后處理的就是數(shù)據(jù)本身（引用計數(shù)為1）。這樣會少復(fù)制一次。不過getmoon的說法也沒錯，只是我覺得從復(fù)制的角度看，可能更能體現(xiàn)
出高效的主題。畢竟，釋放并不花什么時間。
ID：getmoon
    實際上是這樣的，2.2的net_bh里面也采用了這個pt_prev。 它的功能還是如我所言。
兄弟看見的是在調(diào)用每個pt->func之前clone了一個。 實際上這個clone在2.4里面并沒有去掉。 只是把它移動每個具體的pt->funct里面。 你可以看arp_rcv ， ip_rcv等函數(shù)都有一個

1. if ((skb = skb_share_check(skb, GFP_ATOMIC)) == NULL)
   
2.     goto out_of_mem;

復(fù)制代碼

    這個函數(shù)實際上也是clone一個。而2.2的每個pt->func如arp_rcv , ip_rcv里面都是沒有的。 因為在調(diào)用pt->func之前就clone了。所以2.4的做法是實際上把skb_clone往后移動了。 為什么呢。我想這個還是重效率上考慮的。
    我想作者的想法是：如果在pt->func函數(shù)里面根本沒有必要skb_clone一下， 我為什么
在硬給它clone一個呢。如果呢需要新的skb頭，那么呢自己clone去。 因為可能有的人不需要。

huangbanban

哈哈，我的理解是下面兩個函數(shù)出現(xiàn)的次數(shù)要一致，減少邏輯思維量
atomic_inc()
pt_prev->func()
而skb初始化中atomic_set(&skb->users, 1);就相當(dāng)于調(diào)用了一次atomic_inc()
不用再加多余的kfree_skb()，因為pt_prev->func()已經(jīng)包含了kfree_skb()

logly_zhao

+1回復(fù) 3# 賣萌犯法


   

honkiko

回復(fù) 1# Godbach

頂。 解答了我很久以來一直存在的一個疑惑
   

賣萌犯法

我認(rèn)為這個理解是不正確的。

首先我很懷疑linux內(nèi)核設(shè)計者是不是會為了節(jié)省一個atomic_dec_and_test，而破壞代碼的邏輯結(jié)構(gòu)。

我認(rèn)為：使用pt_prev是為了提升自定義packet_type的優(yōu)先級，使之位于某些特殊處理之前執(zhí)行，而內(nèi)核默認(rèn)的packet_type處理將位于這些特殊處理之后。

1.由于dev_add_pack的頭插方式，導(dǎo)致循環(huán)ptype_all和ptype_base結(jié)束之后，pt_prev將指向內(nèi)核默認(rèn)的packet_type，例如：對于ptype_all ，默認(rèn)是AF_PACKET；

2.在最后的pt_prev->fun（也就是內(nèi)核默認(rèn)處理）執(zhí)行之前，可以附加特殊操作，例如：2.4.21中的handle_diverter（netif_receive_skb，net\core\dev.c:1498），和2.6.34中的VLAN處理（netif_receive_skb，net\core\dev.c:2574）；

3.由于添加特殊處理的位置位于for循環(huán)之后和最后pt_prev之前，導(dǎo)致內(nèi)核默認(rèn)的packet_type將位于這些處理之后執(zhí)行，而其他模塊自定義的packet_type將位于這些處理之前執(zhí)行（提升了優(yōu)先級）；

4.所有packet_type處理的都是采取pt_prev的方式，可能就是為了給添加這些特殊處理留下空間。

至于最后一段缺少atomic_inc(&skb->users);的處理片段，只是追求額外福利罷了。

phoxia

回復(fù) 1# Godbach


有點不明白：
1）
kfree_skb中如果計數(shù)skb->users不為1則不會釋放skbuff 。
static inline void kfree_skb(struct sk_buff *skb)

{

if (atomic_read(&skb->users) == 1 || atomic_dec_and_test(&skb->users))

__kfree_skb(skb);

}
當(dāng)引用數(shù)為1或者引用數(shù)減1等于零時， 回收包緩沖。

2）    結(jié)論：pt_prev使用的原因是為了減少一次kfree_skb的調(diào)用，提高效率。

不管有沒有pt_prev，最終都會調(diào)用__kfree_skb(skb)真正釋放內(nèi)存吧？那么結(jié)論中減少一次kfree_skb的調(diào)用是不是可以理解為 減少了一次引用計數(shù)減1的調(diào)用，這個應(yīng)該不怎么耗時吧？