文章首发于我的公众号「Linux云计算网络」，欢迎关注，第一时间掌握技术干货！

Linux 是一个非常庞大的系统结构，模块众多，各个模块分工合作，共同运作着各自的任务，为 Linux 这个大家庭贡献着自己的力量。

Linux 网络子系统

其中，网络子系统是一个较为复杂的模块，如下图是 Linux 网络子系统的体系结构，自顶向下，可以分应用层、插口层（或协议无关层）、协议层和接口层（或设备驱动层），这个层级关系也分别对应着我们所熟悉的 OSI 七层模型（物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层）。

Linux 所有用户态的应用程序要访问链接内核都要依赖系统调用，这是内核提供给用户态的调用接口，这通常是由标准的 C 库函数来实现的。对于网络应用程序，内核提供了一套通用的 socket 系统调用的接口。

插口层，也叫协议无关层，它屏蔽了协议相关的操作，不论是什么协议（UDP，TCP），都提供一组通用的函数接口，也就是 socket 的实现。

协议层，用于实现各种具体的网络协议族，包括 TCP/IP，OSI 和 Unix 域的实现，每个协议族都包含自己的内部结构，例如，对于 TCP/IP 协议族，IP 是最底层，TCP 和 UDP 层在 IP 层的上面。

接口层，包括了通用设备接口，和网络设备通信的设备驱动程序，其中，包串口使用的 SLIP 驱动程序以及以太网使用的以太网驱动程序，以及环回口使用的都是这一层的设备。它对上提供了协议与设备驱动通信的通用接口，对下也提供了一组通用函数供底层网络设备驱动程序使用。具体的细节后面再开文章详细讲述。

以上是从分层的体系结构来看，下面从数据传输的角度来说说，一个数据包是如何依赖这些层次关系被发送/接收的。

首先，数据的发送过程，应用层组织好待发送的数据包，执行系统调用进入内核协议栈，按照层次关系分别进行包头的封装，如到达传输层，封装 TCP/UDP 的包头，进入网络层封装 IP 包头，进入接口层封装 MAC 帧，最后借助驱动将数据包从网卡发送出去。

然后，数据的接收过程正好与发包过程相反，是一个拆包的过程。接口层借助网卡 DMA 硬件中断感知数据包的到来，拆解包头，识别数据，借助软中断机制告知上层进行相应的收包处理，最终用户态执行系统调用接收数据包。

继续细化这个过程，其内部在实现上都是通过具体的数据结构来完成每一层的过渡的，譬如说，应用层和内核之间通过 struct sock 结构实现协议无关的接口调用进行交互，传输层提供 struct proto 的结构来支持多种协议，网络层通过 struct sk_buff 来传递数据，接口层定义 struct net_device 来完成和驱动程序的交互。

Linux 网络体系结构还是比较博大精深的，尤其是这套自顶向下的分层设计方式对很多技术都有借鉴意义。更具体的函数调用和数据收发过程，后面的文章再进行讲述，敬请期待。

总结

Linux 网络子系统的分层模型，数据收发过程，以及核心数据结构。

PS：文章未经我允许，不得转载，否则后果自负。

欢迎扫👇的二维码关注我的微信公众号，后台回复「m」，可以获取往期所有技术博文推送，更多资料回复下列关键字获取。