用户态协议栈：
把协议栈当应用来写
网络协议的解析，放到应用层
本来协议栈是在系统层，用户态是调用到应用层来写的。
系统调用
listen
accept
为什么会有用户态协议栈
1、减少CPU上下切换
网卡作用：光电信号（模拟信号）转换为数字信号，AD转换，在物理层和数据链路层之前
?
内核态协议栈处理：
网卡把数据放到sk_buff，
协议栈对网卡数据进行解析，放到recvbuff中
两次拷贝：网卡copy到协议栈 协议栈copy到应用程序
将网卡内存映射到内存中间，dma方式，内存直接通道，减少网卡到协议栈拷贝，减少一次拷贝
dma没有拷贝，dma方式，cpu不需要干预，网卡数据直接到内存，零拷贝，即cpu没有干预
mmap原理：
磁盘中间的文件进行映射，蓝牙、U盘、网卡，都可以进行dma方式，把存储映射到内存中间
mmap前提：有dma总线，即支持dma方式
dma方式：数据映射完，会给cpu发送触发中断。
网卡驱动运行在哪里：运行在内核中，nic子系统，使网卡正常工作的
?
从网卡中取到一帧完整的数据：
?
实现一个协议栈：
1、netmap 开源
?
?
以太网协议头：
?
#define ETH_ALEN?? ?6
struct ethhdr {
?? ?unsigned char h_dest[ETH_ALEN];
?? ?unsigned char h_source[ETH_ALEN];
?? ?unsigned short h_proto;
};
ip头：
struct iphdr {
?? ?unsigned char version;
?? ?unsigned char tos;//实时流数据，流媒体数据方法，不一样的
?? ?unsigned short tot_len;//ip包总长度，65535byte=64k
?? ?unsigned short id;//每个ip包都有id，
?? ?unsigned short flag_off;
?? ?unsigned char ttl;//8位生存时间，每经过一个网关减一，0时网关就丢弃，返回目的不可到达。
?? ?unsigned char protocol;
?? ?unsigned short check;
?? ?unsigned int saddr;
?? ?unsigned int daddr;
};
MTU是网卡的限制，超过1500byte，ip就会进行分包。
?
UDP头：
struct udphdr {
?? ?unsigned short source;
?? ?unsigned short dest;
?? ?unsigned short len;
?? ?unsigned short check;
};
UDP没有数据包的概念
MAC地址是以太网产物，
IP地址是网络层产物
端口号是传输层产物
路由器工作在网络层的
二层交换机在局域网内，在链路层，只对mac地址进行交换
在网络层，则需要路由器，或者是三层交换机
nat 需要对传输层协议进行，
负载均衡LB：
nginx ?工作在应用层
haproxy ?tcp端口代理处理，传输层
lvs ? ?网络层
f5 ? ? 数据联络层
UDP packet：
struct udppkt {
?? ?struct ethhdr eh;
?? ?struct iphdr ip;
?? ?struct udphdr udp;
?? ?unsigned char body[0];//柔性数组，数组首地址
};
sizeof（udppkt）= 44；
柔性数组使用条件：
1、内存已分配好
2、柔性数组的长度可以计算出来
netmap 依赖库，翻墙，url以浏览器方式下载
virtio，uio
?
将网卡映射到内存中间，应用程序之间在网卡中取数据
虚拟机中将改为ens33->etho
#include <sys/poll.h>
#include <arpa/inet.h>
#define NETMAP_WITH_LIBS
#include <net/netmap_user.h>?
#pragma pack(1) ? //以一个字节对齐，sizeof（udppkt）= 42，这时就不是上面的44字节了
#define PROTO_IP?? ?0x0800
#define PROTO_ARP?? ?0x0806
#define PROTO_UDP?? ?17
#define PROTO_ICMP?? ?1
#define PROTO_IGMP?? ?2
struct udppkt {
?? ?struct ethhdr eh;
?? ?struct iphdr ip;
?? ?struct udphdr udp;
?? ?unsigned char body[0];//柔性数组，数组首地址
};
int main() {
?? ?
?? ?struct ethhdr *eh;
?? ?struct pollfd pfd = {0};
?? ?struct nm_pkthdr h;
?? ?unsigned char *stream = NULL;
?? ?struct nm_desc *nmr = nm_open("netmap:eth0", NULL, 0, NULL);//将网卡的数据映射到内存中，不会再走内核协议栈，etch0被netmap接管
?? ?if (nmr == NULL) {
?? ??? ?return -1;
?? ?}
?? ?pfd.fd = nmr->fd;
?? ?pfd.events = POLLIN;
?? ?while (1) {
?? ??? ?int ret = poll(&pfd, 1, -1);//dma方式数据映射完，会给cpu发送触发中断。知道网卡来数据了，netmap封装的数据
?? ??? ?if (ret < 0) continue;
?? ??? ?
?? ??? ?if (pfd.revents & POLLIN) {
?? ??? ??? ?stream = nm_nextpkt(nmr, &h);//操作内存，循环队列，读出下一个包，netmap封装，纯内存操作，没有所谓的阻塞和非阻塞概念
?? ??? ??? ?eh = (struct ethhdr*)stream;
?? ??? ??? ?if (ntohs(eh->h_proto) == PROTO_IP) {
?? ??? ??? ??? ?struct udppkt *udp = (struct udppkt*)stream;
?? ??? ??? ??? ?if (udp->ip.protocol == PROTO_UDP) {//ntohs()??
?? ??? ??? ??? ??? ?struct in_addr addr;
?? ??? ??? ??? ??? ?addr.s_addr = udp->ip.saddr;
?? ??? ??? ??? ??? ?int udp_length = ntohs(udp->udp.len);
?? ??? ??? ??? ??? ?printf("%s:%d:length:%d, ip_len:%d --> ", inet_ntoa(addr), udp->udp.source,?
?? ??? ??? ??? ??? ??? ?udp_length, ntohs(udp->ip.tot_len));
?? ??? ??? ??? ??? ?udp->body[udp_length-8] = '\0';
?? ??? ??? ??? ??? ?printf("udp --> %s\n", udp->body);
#if 1
?? ??? ??? ??? ??? ?struct udppkt udp_rt;
?? ??? ??? ??? ??? ?echo_udp_pkt(udp, &udp_rt);
?? ??? ??? ??? ??? ?nm_inject(nmr, &udp_rt, sizeof(struct udppkt));
#endif
#if 0
?? ??? ??? ??? ?} else if (udp->ip.protocol == PROTO_ICMP) {//ntohs()??
?? ??? ??? ??? ??? ?
?? ??? ??? ??? ??? ?struct icmppkt *icmp = (struct icmppkt*)stream;
?? ??? ??? ??? ??? ?printf("icmp ---------- --> %d, %x\n", icmp->icmp.type, icmp->icmp.check);
?? ??? ??? ??? ??? ?if (icmp->icmp.type == 0x08) {
?? ??? ??? ??? ??? ??? ?struct icmppkt icmp_rt = {0};
?? ??? ??? ??? ??? ??? ?echo_icmp_pkt(icmp, &icmp_rt);
?? ??? ??? ??? ??? ??? ?//printf("icmp check %x\n", icmp_rt.icmp.check);
?? ??? ??? ??? ??? ??? ?nm_inject(nmr, &icmp_rt, sizeof(struct icmppkt));
?? ??? ??? ??? ??? ?}
#endif?? ?
?? ??? ??? ??? ?} else if (udp->ip.protocol == PROTO_IGMP) {//ntohs()??
?? ??? ??? ??? ?} else {
?? ??? ??? ??? ??? ?printf("other ip packet");
?? ??? ??? ??? ?}
#if 0
?? ??? ??? ?} ?else if (ntohs(eh->h_proto) == PROTO_ARP) {
?? ??? ??? ??? ?struct arppkt *arp = (struct arppkt *)stream;
?? ??? ??? ??? ?struct arppkt arp_rt;
?? ??? ??? ??? ?if (arp->arp.dip == inet_addr("192.168.2.217")) {
?? ??? ??? ??? ??? ?echo_arp_pkt(arp, &arp_rt, "00:50:56:33:1c:ca");
?? ??? ??? ??? ??? ?nm_inject(nmr, &arp_rt, sizeof(struct arppkt));
?? ??? ??? ??? ?}
#endif
?? ??? ??? ?}
?? ??? ?}?
?? ?}
}
libpcap 原生socket
netmap 对socket进行了优化
read ：从外存读到内存
write：
外界向网卡发送数据时，网卡将数据映射到内存中，内存中用循环队列存储，只要记得队列都在哪，
0拷贝运用场景
日志操作 fwrite，write
mmap，open文件映射到内存，日志 落盘到内存，由netmap操作内存写到文件中
效率：mmap效率比之间操作文件要快。
缺点：可能会丢数据，进程断电时，会丢几帧数据。不能保证数据完全存入到文件
ntohs 网络字节 操作2字节以上的 必须做网络字节序转换 网络字节转本地
arp，linux用netmap接管的网卡，代码中没有实现arp协议，windows arp缓存表超时删除了接管网卡的mac地址，没有学到mac地址，所以ping不通，
同时接管的网卡也没有实现icmp协议
arp：局域网内，广播，我是192.168.0.1 你的mac地址是多少，本地建立arp表，ip地址是多少，mac地址是多少
windows下 查看arp表：
arp -a
UDP优点
1、实时性强，游戏
2、不带拥塞控制，传输速度比tcp快
用户态协议栈使用场景：网关，负载均衡，网络防火墙，性能，
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