Linux系统捕获数据包流程

为了提高数据包的捕获效率，瓶颈问题是一个需要非常关注的焦点。减少在捕获数据包过程中的瓶颈，就能够提高数据包捕获的整体性能。下面本文将以Linux操作系统为平台，分析捕获数据包的整个过程，通过实验数据得出影响捕获数据包的关键因素，最终确定捕获数据包过程的瓶颈。

在Linux平台下数据包的获取过程为，数据包到达网卡后，会产生一个硬件中断，然后调用网卡驱动程序中的函数来处理。这个中断处理程序首先要做的就是进行一些I/O操作将数据读入。当数据帧成功接收后，收到的数据包会被封装成sk buff结构，并脱离驱动程序，转到通用的处理函数netif_rx()中。Netif_rx()的一个重要工作就是将传入的sk_buff到等候队列中，并置位软中断标志位。其目的是快速从中断中返回，等待下一个数据的到来，从而提高对网络数据包的处理速度。

netif_rx()将数据包传入等待队列中之后，为了提高CPU的处理效率，上层处理采用软中断do_softirq()实现。由于在系统初始化的时候，具体说是在调用函数net_dev_init()时，已经将NET RX_SOFTIRQ软中断对应的处理函数映射成了net_rx_action()，因此do_softirq()将调用net_rx_action()对数据包进行处理。在函数net_rx_action()中，根据数据包类型的不同调用ip_recv()或者packet_recv()函数对netif_rx()传入的封装成sk buff的数据包进行处理。处理的最终结果是将数据包放到Socket等待队列中，并通知上层有数据包到达。这就是数据包从网卡到达系统内核空间的过程。在网络中数据包的数量是非常大的。为了防止在获取数据包时，由于效率低下而引起数据包丢弃的问题，下面将研究数据获取时的瓶颈问题。