buf存储器缓存

skaiuijing2025-02-21 13:14

pbuf、mbuf和skbuff

在三种协议栈中，携带数据包的实现不同，但都采用链表形式。

pbuf是lwip的实现，作为一个轻量级协议栈，pbuf的结构体比较简单，但具有多种形式适用于不同场景。

mbuf是BSD的实现，通过小内存块和外部数据区域相结合，提高内存利用率，该实现强调内存效率和灵活性。

skbuff则是Linux的实现，采用引用计数机制，包含了数据包处理所需的各种元数据，如协议头部指针、时间戳、路由信息等，便于内核对数据包进行灵活操控。

skbuff的数据挂载具有两种实现，并使用union关键字修饰：一种是传统的链表，另一种是红黑树。

Linux中的协议栈实现是比较繁琐的，这与Linux是宏内核实现有关，协议栈中有大量的抽象层匹配，不过正因如此，Linux才能应对复杂的网络数据处理。

mbuf

mbuf共有四种，其中一种是mbuf簇。

mbuf簇

mbuf簇是一种固定大小的大块内存缓冲区，mbuf簇的大小通常为2KB或4KB，具体取决于系统的配置

M_PREPEND函数

该函数用于在给定的 mbuf 链 m 的开头添加 plen 字节的空间，如果头部空间不足，那么就会分配一个新的mbuf（新的mbuf在旧的之前），这个机制也与分片有关。当数据报大于MTU（链路层最大传输）时，就会产生分片，一旦一个分片丢失，那么整个数据报都无效了，UDP常常产生分片，即使丢失，重发即可。但在TCP协议中，分片应该被避免，因为TCP协议会重传整个IP层，不仅仅是重发这么简单。

复制代码

#define M_PREPEND(m, plen, how) do {                               \
    if (M_LEADINGSPACE(m) >= (plen)) {                             \
        (m)->m_data -= (plen);                                     \
        (m)->m_len += (plen);                                      \
        if ((m)->m_flags & M_PKTHDR)                               \
            (m)->m_pkthdr.len += (plen);                           \
    } else {                                                       \
        (m) = m_prepend((m), (plen), (how));                       \
    }                                                              \
} while (0)

其中M_LEADINGSPACE是计算mbuf簇前可用的空间，如果sosend函数将数据放到一个mbuf簇中，那么通常该簇前面有56个字节未使用，可以为IP，UDP等其他首部提供空间。

mtod函数

该函数十分简单，就是指针类型转换。

复制代码

#define mtod(m, t)    ((t)((m)->m_data))