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网卡驱动发包流程与Linux协议栈sk_buff队列调度

共计 30 章节
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01
课程导论
网卡驱动与协议栈的关系 · 数据包从应用到网线的完整旅程 · 课程目标与前置知识
课程导论网卡驱动
02
Linux网络协议栈分层模型
OSI七层模型与TCP/IP四层模型 · Linux内核网络子系统的分层架构 · 各层核心数据结构概览
Linux网络协议栈分层模…
03
sk_buff结构体详解（上）
sk_buff的基本定义 · 线性数据区与分页数据区 · head/data/tail/end…
skbuff
04
sk_buff结构体详解（下）
sk_buff的链表管理（next/… · sk_buff_head结构 · 引用计数与克隆（clone/copy…
skbuff
05
sk_buff的分配与释放
alloc_skb()与dev_al… · kfree_skb()与dev_kf… · 内存缓存区（skbuff_fclon…
skbuff
06
sk_buff数据操作API
skb_push/skb_pull/… · 数据指针移动与空间预留 · 数据拷贝与线性化（skb_linea…
skbuff
07
网络设备驱动核心结构
net_device结构体 · net_device_ops操作函数… · NAPI结构与轮询机制
网络设备驱动核心…net
08
网卡驱动初始化流程
pci_driver注册与probe… · 硬件资源映射（MMIO/IO Por… · DMA缓冲区分配与描述符环初始化
网卡驱动初始化流…pci
09
发送描述符环（TX Ring）设计
描述符结构（DMA地址 · 长度 · 标志位）
TXRing
10
协议栈发包入口
__dev_queue_xmit()… · qdisc（排队规则）的入口 · dev_hard_start_xmi…
协议栈发包入口dev
11
Qdisc排队规则基础
无类别Qdisc（pfifo_fas… · sfq） · 分类Qdisc（HTB
Qdisc排队规则基础
12
pfifo_fast Qdisc详解
三个优先级Band · 内部队列结构（skb_array） · dequeue与enqueue逻辑
pfifofast
13
HTB（Hierarchical Token Bucket）Qdisc
类层次结构 · 令牌桶算法 · 带宽保证与上限控制
HTBHierarchical
14
套接字缓冲区与发送队列
sock结构中的sk_write_q… · TCP发送缓存与拥塞控制 · UDP的无连接发送
套接字缓冲区发送队列
15
IP层发包流程
ip_queue_xmit()与ip… · 路由查找（fib_lookup） · 分片（ip_fragment）与DF…
IP层发包流程
16
邻居子系统与ARP
neigh结构体与邻居表 · arp_solicit()发送ARP… · 邻居可达性确认（NUD状态机）
ARP邻居子系统
17
设备层发包
dev_queue_xmit_nit… · netdev_start_xmit(… · 硬件发送完成中断
设备层发包dev
18
NAPI与中断节流
传统中断风暴问题 · NAPI的poll机制 · napi_schedule()与__…
NAPI断节流
19
发送完成（TX Completion）处理
硬件写回描述符 · 驱动清理已发送sk_buff · 释放DMA映射与sk_buff
TXCompletion
20
TSO/GSO（TCP分段卸载）
GSO原理 · skb_gso_segment()分… · 硬件TSO卸载与skb_shinfo…
TSO/GSOTCP
21
UFO/GRO（通用接收卸载）
GRO与GSO的对称性 · GRO的合并逻辑 · 驱动中GRO的启用与配置
UFO/GRO通用接收卸载
22
XDP（eXpress Data Path）基础
XDP程序挂载点 · XDP动作（XDP_PASS/XDP… · XDP与sk_buff的关系
XDPeXpress
23
XDP_TX与回环发包
XDP_TX动作的驱动实现 · 直接重用DMA页面 · 绕过协议栈的快速发包路径
XDPTX
24
多队列网卡与RSS
RSS（接收侧缩放）原理 · 多TX队列的哈希分发 · 每个队列独立的Qdisc与NAPI实…
RSS多队列网卡
25
流量控制与tc工具
tc命令配置Qdisc/Class/… · u32匹配器与fw标记 · skb->mark字段在调度中的应用
tc流量控制
26
网络命名空间与虚拟设备
netns隔离 · veth pair的sk_buff转… · bridge与OVS的sk_buff…
网络命名空间虚拟设备
27
性能调优与监控
perf与ftrace跟踪发包路径 · ethtool统计与ring参数调整 · RPS/RFS/XPS多队列优化
性能调优监控
28
常见问题与调试
TX超时（NETDEV_TX_BUS… · 环形缓冲区溢出 · DMA映射错误
常见问题调试
29
实战
编写一个简单的虚拟网卡驱动 · 实现ndo_start_xmit · TX Ring模拟
编写一个简单的虚…ndo
30
课程总结与进阶方向
内核网络子系统全景回顾 · DPDK与用户态驱动对比 · eBPF在网络监控中的新趋势
课程总结进阶方向