本章主要介绍 TCP/IP 协议中，数据包处理的主要流程。首先我们介绍一些前置信息，然后描述整个接收过程。
注：本章内容主要来自公众号“开发内功修炼”的?络篇。
前置知识
术语
| 项 | 说明 |
| 用户态 | 只能执行机器的部分指令，使用全部指令集的一个子集。能影响机器的控制指令或者是 I/O 操作指令，在用户态都是不被允许的。 |
| 内核态 | 内核态具有对硬件的完全访问权，可以执行机器能够执行的任何指令。 |
| 系统调用 | 为了使用户进程使用内核功能，内核会暴露出一些接口以供他们使用。这些接口是用户进程使用内核功能的唯一手段。用户进程使用这些接口的行为称为系统调用。 |
| socket | 是一个通信链的句柄，可以用来实现不同虚拟机或不同计算机之间的通信。在 Internet 上的主机一般运行了多个服务软件，同时提供几种服务。每种服务都打开一个 Socket，并绑定到一个端口上，不同的端口对应于不同的服务。 |
| socket 接收队列 | 需要被接收的数据的队列。 |
| socket 等待队列 | 等待数据的对象(进程)队列。 |
| ringbuffer | 保存网卡数据的循环缓冲区。 |
| 硬中断 | 由与系统相连的外设(比如网卡、硬盘)自动产生的。主要是用来通知操作系统系统外设状态的变化。比如当网卡收到数据包的时候，就会发出一个中断。我们通常所说的中断指的是硬中断。 |
| 软中断 | 为了满足实时系统的要求，中断处理应该是越快越好。linux为了实现这个特点，当中断发生的时候，硬中断处理那些短时间就可以完成的工作，而将那些处理事件比较长的工作，放到中断之后来完成，也就是软中断(softirq)来完成。 |
| 网卡 | 在这里只需要理解成一个设备，用于发送和接收网络数据。 |
| DMA | 设备可以自己执行读或者写总线事务而不需要 CPU 干涉的过程，称成为直接内存访问。 |
内核态用户态推荐阅读：
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TPC/IP ?协议栈
下图是 TPC/IP 五层模型中，各层作用的介绍，具体的信息，可以 Google 或者百度。
启动初始化
在系统启动的过程中，系统会进行许多初始化程序。例如：
- 注册硬中断处理程序
- 软中断softirq程序的创建与初始化
- 协议栈注册(ip、tpc、udp...)
- 网卡驱动初始化与启动。
- ...
数据接收过程
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- 用户进程创建s ocket (默认正常建立 TCP 连接)，系统调用 recvform，查看socket对象的接收队列中查看是否有数据，如果没有就把自己添加到 scoket 对应的等待队列里，最后让出CPU。
- 当数据到达网卡时，通过 DMA 将数据写入 ringbuffer，然后发起硬中断，通知 CPU。
- 硬中断处理函数几乎没做什么，就发起软中断。
- 内核程序 ksoftirqd 线程发现软中断请求到来，关闭硬中断，并调用程序接收 ringbuffer 数据包，并打包成 skb，发送到对应的 socket 接收队列。
- ksoftirqd 唤醒用户进程。
- 用户进程唤醒等待队列中的对象处理数据。
- 通过层层协议栈的处理(IP、TPC...)，最终将数据发送到用户进程。
参考
? ? ?1.公众号“开发内功修炼”的?络篇