【C语言】linux内核tcp_push函数-编程知识

一、讲解

这个 tcp_push 函数是在Linux内核的TCP网络栈实现中，用于推动TCP缓冲区中待发送数据包的传输。这段代码需要在具备操作系统和网络编程知识背景下来解释。下面我将分步骤用中文逐一讲解这个函数的作用：
1. struct tcp_sock *tp = tcp_sk(sk);：
- 这行代码定义了一个指向 tcp_sock 结构体的指针 tp ，并将其初始化为与 sk 关联的TCP控制块。`sk` 参数是一个代表网络套接字的 sock 结构体的指针。
2. struct sk_buff *skb;：
- skb 定义了一个指向 sk_buff 结构体的指针，`sk_buff` 通常用来在内核中表示网络数据包。
3. skb = tcp_write_queue_tail(sk);：
- 这一行获取套接字写队列中的最后一个数据包（SKB）。如果写队列为空，则后面的代码不做任何操作。
4. if (!skb) return;：
- 如果 skb 是空的，说明没有数据可以推送，函数就此返回，不再执行后续操作。
5. if (!(flags & MSG_MORE) || forced_push(tp)) tcp_mark_push(tp, skb);：
- 这里检查 flags 参数，如果未设置 MSG_MORE 标志或者触发强制推送，就会在当前 skb 上标记PUSH标志。PUSH标志告诉对方TCP应立即传送这些数据。
6. tcp_mark_urg(tp, flags);：
- 如果设置了紧急数据标志，则标记当前 skb 为紧急数据。
7. if (tcp_should_autocork(sk, skb, size_goal)) { ... }：
- 这个条件判断是否应该自动“塞子”（Corking）当前连接，即临时阻塞数据发送以期待更多的输出聚合成更大的段以提升效率。如果是，则标记为被限流（`TSQ_THROTTLED`），并在统计时增加相应的技术。
8. if (flags & MSG_MORE) nonagle = TCP_NAGLE_CORK;：
- 如果设置了 MSG_MORE 标志，表示还有更多数据要发送，那么启用Nagle算法进行Corking操作。
9. __tcp_push_pending_frames(sk, mss_now, nonagle);：
- 最后，调用 __tcp_push_pending_frames 函数，实际上推动缓冲区中的数据帧进行传输。这里会计算每个数据段的大小，并考虑是否需要应用Nagle算法。
函数中的部分变量如`mss_now`用于指示最大段大小、`nonagle`指示是否应用Nagle算法以避免发送过多的小包，`size_goal`指示目标数据包大小，用于决定是否Corking。整个函数的目的是控制如何和何时将TCP套接字的写队列中的数据发送出去。

二、注释

static void tcp_push(struct sock *sk, int flags, int mss_now,int nonagle, int size_goal)
{// 将给定 sock 结构体转换为特定的 tcp_sock 结构体struct tcp_sock *tp = tcp_sk(sk);// 声明一个指向数据报的指针struct sk_buff *skb;// 获取 socket 写队列中最后一个数据报skb = tcp_write_queue_tail(sk);// 如果没有数据报，就返回if (!skb)return;// 检查是否需要强制发送数据或不设置 MSG_MORE 标志，如果是则标记 PUSHif (!(flags & MSG_MORE) || forced_push(tp))tcp_mark_push(tp, skb);// 标记是否有紧急数据需要发送，如果有设置相应的 TCP 状态tcp_mark_urg(tp, flags);// 如果需要自动 cork（自动合并小数据报），则进行处理if (tcp_should_autocork(sk, skb, size_goal)) {// 如果 TSQ_THROTTLED 标志还未设置，避免使用原子操作设置它if (!test_bit(TSQ_THROTTLED, &sk->sk_tsq_flags)) {// 增加 TCP 自动 corking 的统计信息NET_INC_STATS(sock_net(sk), LINUX_MIB_TCPAUTOCORKING);// 设置 TSQ_THROTTLED 标志set_bit(TSQ_THROTTLED, &sk->sk_tsq_flags);}// 有可能在我们设置 TSQ_THROTTLED 之前，数据包已经发送完成if (refcount_read(&sk->sk_wmem_alloc) > skb->truesize)return;}// 如果设置了 MSG_MORE 标志，就将 nonagle 设置为 TCP_NAGLE_CORK，以合并多个小的数据报if (flags & MSG_MORE)nonagle = TCP_NAGLE_CORK;// 推动未决的数据帧处理，对排队进行发送处理__tcp_push_pending_frames(sk, mss_now, nonagle);
}

内核4.19函数位置：net\ipv4\tcp.c

ChatGPT

Linux 4.19内核中，并没有一个名为“tcp_push”的直接函数。在Linux内核中实现TCP数据发送的函数通常位于`net/ipv4/tcp.c`文件中，并涵盖了一套复杂的TCP协议实现，包括数据段的发送、接收、重传等逻辑。
然而，当你提到“tcp_push”时，你很可能是指的在TCP连接中推送数据到对端的过程。在Linux的TCP/IP堆栈中，这涉及到一系列的函数调用。数据的最终发送是通过下面的几个关键步骤来完成的：
1. 应用层调用`write()`或`send()`函数。
2. 内核的系统调用接口将这些调用转换为特定的socket操作函数。
3. 对应的TCP层函数，如`tcp_sendmsg()`，会被调用来处理数据段的发送。
4. 函数`tcp_write_xmit()`会处理将数据段放到网络队列中。
5. 最终，函数`tcp_push_one()`也许会被调用来推送单个的TCP段到网络层。
如果你是在寻找发送TCP数据的相关代码，我建议直接去Linux内核的源代码中查看`net/ipv4/tcp.c`文件。请记得，Linux内核的实现是根据TCP/IP协议栈的要求进行调整的，并不总是直观的和传统API（如POSIX API）有直接的对应关系。
由于内核代码可能非常复杂，并且在不同版本的内核中可能会有重组，查找特定函数的最好办法是在内核源代码目录使用如grep工具进行搜索。例如，你可以在Linux内核的源代码根目录下使用以下命令：

grep -rnw './' -e 'tcp_push_one'

这个命令会在当前目录及子目录中查找包含字符串`tcp_push_one`的所有文件，并显示匹配行的号码及内容。
若您在探索Linux内核的过程中有任何特定的问题或需要对特定代码段进行讨论，欢迎提出具体问题。

在Linux内核4.9版本中，`tcp_push` 函数并不是一个独立的函数。相反，完成TCP数据推送的逻辑被内嵌在了其他函数中，如`tcp_write_xmit`等。在进行TCP通信时，数据推送通常与`tcp_sendmsg`、`tcp_write_xmit`和`tcp_push_one`等函数相关，它们处理数据的发送以及确保在适当时候将数据推送到网络上。
tcp_sendmsg函数是在发送TCP数据时由系统调用层调用的函数，它处理用户空间发送的数据，并将其放进发送队列。
tcp_write_xmit函数则用于实际将之前排队的数据段传输到网络层，这个函数会处理拥塞窗口和路径MTU发现等问题。如果需要的话，`tcp_write_xmit`会触发数据的即时发送，相当于执行了"推送"操作。
tcp_push_one函数是在某些情况下用来发送单个TCP段的帮助函数，确保至少有一个段被推送到网络。
以下是一个简化的视角，来描述这些函数如何在一定程境下工作：

int tcp_sendmsg(...){// 处理发送的消息// ...tcp_push(one_segment_only);// ...
}void tcp_write_xmit(...){// 准备数据发送// ...if(push_required) {// 真正推送到网络层}
}void tcp_push_one(...)
{// 确保至少有一个TCP段被推送tcp_write_xmit(..., true);
}

请注意：上面的代码只是一个示意性的伪代码，并不是真正的内核代码，它不会在Linux内核中以这个形式存在。
在实际查看Linux内核源码的时候，你可以直接前往Linux内核的官方Git仓库或者使用在线源码浏览器来查找这些函数的实现。通常，通过函数名进行搜索能找到其详细的实现逻辑。而且，由于Linux内核代码经常变动，查看特定版本的内核来源代码总是一个好主意。

在Linux内核中，并没有一个名为`tcp_push`的函数。不过，内核确实包含了处理TCP数据发送的逻辑，这通常涉及一个名为`tcp_push`的操作，这个术语通常是在讨论当内核需要发送TCP数据时所采取的策略。以下是一些可能相关的函数和概念：
1. tcp_sendmsg：这是内核中一个处理传出TCP数据的函数，它在用户空间的数据需要通过TCP连接发送时被调用。
2. tcp_write_xmit：在TCP协议栈中，当确保数据准备好发出，并且网络条件适宜时，这个函数负责把数据推送到网络层。
3. tcp_push_one：虽然不是一个标准函数，但在一些上下文中，这个术语可能与在单个TCP段上显式设置PUSH标志有关，迫使对方立即处理接收到的数据。
4. tcp_output：这个函数会触发TCP层来检查发送队列，如果有必要发送新的数据或重新传输丢失的段，这个函数则会起作用。
如果你指的是内核源码中的一个特定函数，你需要查阅最新的内核代码来了解其实现细节。内核中TCP的实现随着版本的更新而发生变化，因此可能需要参考特定版本的内核代码来获取准确信息。如果你需要关于如何在Linux内核中实现特定的TCP推送逻辑的帮助，那么最好直接查看最新版内核代码中的TCP协议栈实现。

文心一言

在 Linux 4.19 内核中，tcp_push 函数是 TCP 协议栈的一部分，负责尝试发送 TCP 套接字上待发送的数据。该函数通常定义在 net/ipv4/tcp_output.c 文件中。

tcp_push 函数的主要目的是确保 TCP 发送队列中的数据被发送到网络上。它会遍历发送队列，并根据窗口大小、拥塞控制算法等因素来决定发送多少数据。如果可能，它会尝试发送尽可能多的数据段。

由于内核代码会随时间进行更新和优化，因此我无法为你提供 Linux 4.19 内核中 tcp_push 函数的完整代码。但是，我可以为你提供一个大致的框架和可能的代码片段。请注意，这只是一个示例，并不代表实际的代码实现。

/* tcp_output.c */  void tcp_push(struct sock *sk, int flags)  
{  struct tcp_sock *tp = tcp_sk(sk);  struct sk_buff *skb;  struct tcp_skb_cb *tcb;  int forced_push = 0;  if (!tcp_send_head(sk))  return;  /* ... 省略了一些初始化和条件检查代码 ... */  do {  /* ... 遍历发送队列，准备发送数据 ... */  /* 尝试发送数据 */  if (tcp_transmit_skb(sk, skb, 1, sk->sk_allocation) == 0) {  /* 数据发送成功 */  tcp_skb_collapse_tso_segs(sk, skb);  }  /* ... 处理发送后的状态更新和错误处理 ... */  /* 继续处理下一个数据段 */  skb = tcp_write_queue_next(sk, skb);  } while (skb != tcp_send_head(sk));  /* ... 清理和结束操作 ... */  
}

这个函数会遍历 TCP 发送队列中的每个数据段（通常表示为 sk_buff 结构体），并尝试使用 tcp_transmit_skb 函数将数据发送到网络上。如果发送成功，它会更新相关的状态信息，并继续处理下一个数据段。

请注意，实际的 tcp_push 函数实现可能更加复杂，并包含更多的条件和错误处理逻辑。为了获取准确的实现细节，你需要查阅 Linux 4.19 内核的源代码，并查找 net/ipv4/tcp_output.c 文件中的 tcp_push 函数定义。

再次强调，直接修改内核代码通常是不推荐的，除非你完全了解你正在做什么，并且你有充分的理由这么做。在大多数情况下，你应该通过配置内核选项、加载内核模块或使用用户空间工具来修改内核的行为。

通义灵码

在Linux内核中，tcp_push() 函数是TCP协议栈的一个核心函数，用于将数据从发送缓冲区推送到网络接口进行发送。在Linux 4.19内核版本中，虽然没有提供确切的代码，但我们可以基于历史版本和Linux内核的一般设计原则来描述其大致功能。

tcp_push() 主要负责以下任务：

确定可发送的数据量：
- 根据TCP滑动窗口大小、拥塞控制算法（如慢启动、快速重传和快速恢复等）以及MSS（最大段大小）限制，计算出当前允许发送的最大数据量。
构造TCP段：
- 将待发送的数据封装到一个或多个TCP段中。如果数据量大于MSS，则需要进行分片。
更新TCP状态：
- 更新发送窗口、序列号（Sequence Number）等相关TCP头部字段，并维护TCP状态机。
处理选项：
- 如果有需要，会在TCP段中添加选项字段，例如时间戳、SACK块等。
调用IP层：
- 调用底层IP层的相关函数（如ip_queue_xmit() 或类似的函数），将构建好的TCP段传递下去，最终经过网络设备驱动进行实际的数据发送。
流量控制：
- 当必要时，函数还会根据TCP流量控制策略来决定是否需要延迟发送。