关于ptype_all和pypte_base中的pt_prev的说明[转]

不知道原帖，我是从这里看到了，解决了迷惑我很久的疑问，抄过来。

看见noble_shi兄弟"关于net_rx_action函数的若干问题"贴中关于pt_prev的问题， 本来想在论坛上找到一个相关的帖子的链接告诉他。但是发现咱们论坛上关于pt_prev的讨论要么没有说明，要么理解的偏差，甚至是错误。而且关于pt_prev的提问很多。故写了以下内容。

    不过本人水平有限，难免说错。请执教getmoon@163.com

    结论：pt_prev使用的原因是为了减少一次kfree_skb的调用，提高效率。

    如果有异议的请往下看。如果你对skb非常了解，那么请直接看<三>， 否则请一步一步往下看。

<一>相关知识
在讲pt_prev的作用之前， 咱们先说明以下的东西。
（1）alloc_skb中初始化skb->users计数为1。

struct sk_buff( )
{
....atomic_set(&skb->users， 1)；
...
} 

 

（2）kfree_skb中如果计数skb->users不为1则不会释放skbuff 。

static inline void kfree_skb(struct sk_buff *skb)
{
if (atomic_read(&skb->users) == 1 || atomic_dec_and_test(&skb->users))
__kfree_skb(skb);
} 

 

当引用数为1或者引用数减1等于零时， 回收包缓冲。

(3)linux内核网络协议栈中到本机的skb包是在上层协议中释放的。

<二>实现ptype_base和ptype_all链
    讲了上面的东西后咱们来看ptype_base及ptype_all链相关的东西。这两个链的作用在这里就不讲了。 因为有了上面的东西， 所以涉及到一个skbuff共享的问题， 如果都用skb_clone或者skb_copy，那么性能将是很低的。 所以在linux中使用了skb共享的计数，就是用skb->users计数来计算共享的地方。
许多人理解了ptype_all和ptype_base链的作用之后，就认为为什么不用下面的算法实现。

for (ptype=ptype_base[ntohs(type)&15];ptype;ptype=ptype->next) {if (ptype->type == type && (!ptype->dev || ptype->dev == skb->dev)) {atomic_inc(&skb->users);ptype->func(skb, skb->dev, ptype);}
}
kfree_skb(skb); 

 

    我来说说为什么最后还要一个kfree_skb。在进入这个for循环之前，skb->users的计数为1，每进入一个ptype->fun函数之前都会加，并且在每个ptype->fun函数里面都会有kfree_skb函数（会减users)，但是并没有真正的把skb释放掉。还记得刚开始说明中kfree_skb里面的atomic_dec_and_test(&skb->users)吗。 所以atomic_inc(&skb->users)；ptype->func(skb, skb->dev, ptype)；两句代码执行之后并没有改变skb->users的计数，还是1。所以这样可以在for循环中循环好几次， 无论几个ptype->func都可以共享这个skb。退出for循环之后， skb->users还是1，并且之前并没有真正的释放掉内存。因此你要调用kfree_skb(skb) 来释放内存。
    再说明一下另外一个问题，如果for循环就调用了ptype->func函数一次的话，那么在整个包的流程中，是调用了kfree_skb两次。 一次在ptype->func函数中，第二次是在for循环之后， 就是上面代码中的kfree_skb 。
说了上面的这个例子之后， 如果你现在知道了为什么用pt_prev来提交效率，那么你就不用往下看了。

<三> 利用pt_prev来提高效率
    理解了上面的内容之后，咱们来看看2.4中的代码。

for (ptype=ptype_base[ntohs(type)&15];ptype;ptype=ptype->next) {if (ptype->type == type && (!ptype->dev || ptype->dev == skb->dev)) {if (pt_prev) {if (!pt_prev->data)deliver_to_old_ones(pt_prev, skb, 0);else {/*到这里，那么pt_prev指针不为空，ptype(当前的）不为空，那么肯定要共享一次了，所以加1*/atomic_inc(&skb->users);pt_prev->func(skb，skb->dev, pt_prev);/*执行上面的函数之后，会在里面减1。所以相对来说，上面两句代码执行之后并没有对skb->users的值进行影响。*/}}pt_prev = ptype;
}
}/*现在skb->users的计数还是为1*/
if (pt_prev) {if (!pt_prev->data)deliver_to_old_ones(pt_prev, skb, 1);else/*在这里就没有用atomic_inc(&skb->users);因为到这里，skb->users就为1，并且这里是最后一次，所以不用加1，那么skb就直接在下面的pt_prev->func(skb, skb->dev,   pt_prev);函数中释放了。*/pt_prev->func(skb， skb->dev， pt_prev);
} else{/*到这里，已经没有对skb进行操作的了。所以必须调用kfree_skb把skb释放掉。*/kfree_skb(skb);
} 

 

    你看，<二>和<三>相比是否少了一次调用kfree_skb呢。

    到现在， 你是否理解了为什么么用pt_prev了。
    你是否在为那些家伙的高深之处而感慨那。
    anything i can help u ， please email to : getmoon@163.com

后续讨论
ID：rainfall
    今天我仔细看了一下linux2.2.x的net_bh,我认为pt_prev的作用是减少一次skb_clone（当然也少一次kfree_skb）。得出这个结论的理由是：每次在处理skbuff时，相关的处理都会复制一次skbuff的头。如果链表上有n个元素，就要复制n次，然后还有释放n次。最后还要释放结构本身。但是如果只复制n-1次，最后处理的就是数据本身（引用计数为1）。这样会少复制一次。不过getmoon的说法也没错，只是我觉得从复制的角度看，可能更能体现
出高效的主题。毕竟，释放并不花什么时间。
ID：getmoon
    实际上是这样的，2.2的net_bh里面也采用了这个pt_prev。 它的功能还是如我所言。
兄弟看见的是在调用每个pt->func之前clone了一个。 实际上这个clone在2.4里面并没有去掉。 只是把它移动每个具体的pt->funct里面。 你可以看arp_rcv ， ip_rcv等函数都有一个

    if ((skb = skb_share_check(skb, GFP_ATOMIC)) == NULL)goto out_of_mem; 

 

    这个函数实际上也是clone一个。而2.2的每个pt->func如arp_rcv , ip_rcv里面都是没有的。 因为在调用pt->func之前就clone了。所以2.4的做法是实际上把skb_clone往后移动了。 为什么呢。我想这个还是重效率上考虑的。
    我想作者的想法是：如果在pt->func函数里面根本没有必要skb_clone一下， 我为什么
在硬给它clone一个呢。如果呢需要新的skb头，那么呢自己clone去。 因为可能有的人不需要。