UDP corking
在变量声明和一些基本的错误检查之后，udp_sendmsg 要做的第一件事就是检查套接字是否“corked”。 UDP corking 是一项特性，允许用户程序请求内核累积多次 send 调用的数据到单个数据报中发送。 在用户程序中有两种方法可启用此选项：
- 使用
setsockopt系统调用，传递UDP_CORK套接字选项。 - 调用
send、sendto或sendmsg时，传递带有MSG_MORE的flags。
以上选项分别记录在 UDP 手册页 和 send / sendto / sendmsg 手册页 。
udp_sendmsg 检查 up->pending 以确定套接字当前是否被 corked。如果是，则直接追加数据。 稍后将看到如何追加数据。
int udp_sendmsg(struct kiocb *iocb, struct sock *sk, struct msghdr *msg, size_t len) { /* variables and error checking ... */ fl4 = &inet->cork.fl.u.ip4; if (up->pending) { /* * There are pending frames. * The socket lock must be held while it's corked. */ lock_sock(sk); if (likely(up->pending)) { if (unlikely(up->pending != AF_INET)) { release_sock(sk); return -EINVAL; } goto do_append_data; } release_sock(sk); }
获取 UDP 目标地址和端口
接下来，从两个可能的来源之一确定目标地址和端口：
- 套接字本身存储的目标地址，因为套接字在某个时间点已连接。
- 辅助结构传入的地址，正如在
sendto的内核代码中看到的那样。
内核处理逻辑如下：
/* * Get and verify the address. */ if (msg->msg_name) { struct sockaddr_in *usin = (struct sockaddr_in *)msg->msg_name; if (msg->msg_namelen < sizeof(*usin)) return -EINVAL; if (usin->sin_family != AF_INET) { if (usin->sin_family != AF_UNSPEC) return -EAFNOSUPPORT; } daddr = usin->sin_addr.s_addr; dport = usin->sin_port; if (dport == 0) return -EINVAL; } else { if (sk->sk_state != TCP_ESTABLISHED) return -EDESTADDRREQ; daddr = inet->inet_daddr; dport = inet->inet_dport; /* Open fast path for connected socket. Route will not be used, if at least one option is set. */ connected = 1; }
是的，UDP 协议层使用 TCP_ESTABLISHED！ 不管怎样，套接字状态都使用 TCP 状态描述。
回想一下前面看到的，当用户程序调用 sendto 时，内核是如何代表用户组装一个 struct msghdr 结构。 上面的代码显示了内核解析该数据设置 daddr 和 dport。
当内核函数访问 udp_sendmsg 函数时，内核函数没有构造 struct msghdr 结构，则从套接字本身获取目标地址和端口，并标记套接字为“已连接”。
两种情况下，都设置 daddr 和 dport 为目标地址和端口。
套接字传输簿记和时间戳
接下来，获取并存储套接字上设置的源地址、设备索引和时间戳选项（如SOCK_TIMESTAMPING_TX_HARDWARE、SOCK_TIMESTAMPING_TX_SOFTWARE、SOCK_WIFI_STATUS）：
ipc.addr = inet->inet_saddr; ipc.oif = sk->sk_bound_dev_if; sock_tx_timestamp(sk, &ipc.tx_flags);
sendmsg 发送辅助消息
除了发送或接收数据包之外，sendmsg 和 recvmsg 系统调用还允许用户设置或请求辅助数据。 用户程序可以创建一个嵌入了请求的 struct msghdr，来使用这些辅助数据。许多辅助数据类型都记录在 IP 手册页 中。
辅助数据的一个常见例子是 IP_PKTINFO。 在 sendmsg 的情况下，此数据类型允许程序设置 struct in_pktinfo，以便发送数据时使用。 通过在结构 struct in_pktinfo 中填充字段，程序可以指定要在数据包上使用的源地址。 如果程序是侦听多个 IP 地址的服务器程序，这是一个有用的选项。 在这种情况下，服务器程序可能希望使用与客户端连接服务器的 IP 地址来回复客户端。IP_PKTINFO 恰好适合这种情况。
类似地，当用户程序向 sendmsg 传递数据时， IP_TTL 和 IP_TOS 辅助消息允许用户在每个数据包的级别设置 IP 数据包的 TTL 和 TOS 值。如果需要，也可以通过使用 setsockopt 设置 IP_TTL 和 IP_TOS 在套接字级别，生效套接字的所有传出数据包。 Linux 内核使用数组转换指定的 TOS 值为优先级。 优先级影响数据包从排队规则传输的方式和时间。 稍后会详细了解这意味着什么。
内核如何处理 sendmsg 在 UDP 套接字上的辅助消息：
if (msg->msg_controllen) { err = ip_cmsg_send(sock_net(sk), msg, &ipc, sk->sk_family == AF_INET6); if (err) return err; if (ipc.opt) free = 1; connected = 0; }
./net/ipv4/ip_sockglue. c 中的 ip_cmsg_send 负责辅助消息的内部解析。 请注意，只要提供任何辅助数据，都会标记该套接字为未连接。
设置自定义 IP 选项
接下来，sendmsg 检查用户是否指定了任何带有自定义 IP 选项的辅助消息。 如果设置了选项，则使用这些选项。 如果没有，则使用此套接字已在使用的选项：
if (!ipc.opt) { struct ip_options_rcu *inet_opt; rcu_read_lock(); inet_opt = rcu_dereference(inet->inet_opt); if (inet_opt) { memcpy(&opt_copy, inet_opt, sizeof(*inet_opt) + inet_opt->opt.optlen); ipc.opt = &opt_copy.opt; } rcu_read_unlock(); }
接下来，该函数检查是否设置了源记录路由（SRR）IP 选项。 源记录路由有两种类型：宽松源记录路由和严格源记录路由。 如果设置了此选项，记录并存储第一跳地址为 faddr，标记套接字为“未连接”。 faddr 将在后面用到：
ipc.addr = faddr = daddr; if (ipc.opt && ipc.opt->opt.srr) { if (!daddr) return -EINVAL; faddr = ipc.opt->opt.faddr; connected = 0; }
在处理 SRR 选项后，从用户辅助消息设置的值，或套接字当前使用的值中，获取 TOS IP 标志。 随后进行检查以确定：
- 套接字是否已设置（使用
setsockopt）SO_DONTROUTE，或 - 调用
sendto或sendmsg时，是否已指定MSG_DONTROUTE标志，或 - 是否已设置
is_strictroute，代表需要严格源记录路由
然后，置位 tos 的 0x1（RTO_ONLINK）位，且标记套接字为“未连接”：
tos = get_rttos(&ipc, inet); if (sock_flag(sk, SOCK_LOCALROUTE) || (msg->msg_flags & MSG_DONTROUTE) || (ipc.opt && ipc.opt->opt.is_strictroute)) { tos |= RTO_ONLINK; connected = 0; }
组播还是单播？
接下来，代码尝试处理组播。 这有点棘手，因为如前所述，用户可以发送辅助 IP_PKTINFO 消息来指定一个源地址或设备索引来发送数据包。
如果目标地址是组播地址：
- 设置组播设备索引为数据包发送的设备索引，并且
- 设置组播源地址为数据包的源地址。
除非用户发送 IP_PKTINFO 辅助消息覆盖设备索引。 我们来看一下：
if (ipv4_is_multicast(daddr)) { if (!ipc.oif) ipc.oif = inet->mc_index; if (!saddr) saddr = inet->mc_addr; connected = 0; } else if (!ipc.oif) ipc.oif = inet->uc_index;
如果目标地址不是组播地址，则会设置设备索引，除非用户使用 IP_PKTINFO 覆盖了该索引。
路由
是时候探讨路由了！
UDP 层负责路由的代码从一个快速路径开始。如果套接字已连接，请尝试获取路由结构：
if (connected) rt = (struct rtable *)sk_dst_check(sk, 0);
如果套接字没有连接，或者虽然连接了，但路由助手 sk_dst_check 判定路由已淘汰，则代码进入慢速路径以生成路由结构。 首先调用 flowi4_init_output 来构造一个描述此 UDP 流的结构：
if (rt == NULL) { struct net *net = sock_net(sk); fl4 = &fl4_stack; flowi4_init_output(fl4, ipc.oif, sk->sk_mark, tos, RT_SCOPE_UNIVERSE, sk->sk_protocol, inet_sk_flowi_flags(sk)|FLOWI_FLAG_CAN_SLEEP, faddr, saddr, dport, inet->inet_sport);
一旦该流结构构造完成，套接字及其流结构就被传递到安全子系统，使得诸如 SELinux 或 SMACK 之类的系统可以在流结构上设置安全 id 值。 接下来，ip_route_output_flow 调用 IP 路由代码来生成此流的路由结构：
security_sk_classify_flow(sk, flowi4_to_flowi(fl4)); rt = ip_route_output_flow(net, fl4, sk);
如果无法生成路由结构，并且错误为 ENETUNREACH，则 OUTNOROUTES 统计计数器增加。
if (IS_ERR(rt)) { err = PTR_ERR(rt); rt = NULL; if (err == -ENETUNREACH) IP_INC_STATS(net, IPSTATS_MIB_OUTNOROUTES); goto out; }
保存上述统计计数器的文件的位置、其他计数器及其含义，将在下面的 UDP 监控章节中讨论。
接下来，如果路由用于广播，但是在套接字上没有设置 SOCK_BROADCAST 套接字选项，则代码终止。 如果套接字“已连接”（如本函数所述），则缓存路由结构到套接字：
err = -EACCES; if ((rt->rt_flags & RTCF_BROADCAST) && !sock_flag(sk, SOCK_BROADCAST)) goto out; if (connected) sk_dst_set(sk, dst_clone(&rt->dst));
使用 MSG_CONFIRM 阻止 ARP 缓存失效
在调用 send、sendto 或 sendmsg 时，如果用户指定了 MSG_CONFIRM 标志，UDP 协议层将处理该标志：
if (msg->msg_flags&MSG_CONFIRM) goto do_confirm; back_from_confirm:
此标志指示系统确认 ARP 缓存条目仍然有效，并阻止其被垃圾回收。 dst_confirm 函数只是在目标缓存条目上设置一个标志，在查询邻居缓存并找到条目时再次检查该标志。我们稍后再看。 UDP 网络应用程序常使用此功能 ，以减少不必要的 ARP 流量。 do_confirm 标签位于此函数的末尾附近，但它很简单：
do_confirm: dst_confirm(&rt->dst); if (!(msg->msg_flags&MSG_PROBE) || len) goto back_from_confirm; err = 0; goto out;
这段代码确认缓存条目，如果不是探测消息，则跳回到 back_from_confirm。
一旦 do_confirm 代码跳回到 back_from_confirm（或者没有跳转 do_confirm ），代码会尝试处理 UDP cork 和 uncorked 的情况。
uncorked UDP 套接字的快速路径：准备传输数据
如果未请求 UDP corking，调用 ip_make_skb ，数据可以打包到 struct sk_buff，并传递给 udp_send_skb，以向下移动栈并更接近 IP 协议层。 请注意，前面调用 ip_route_output_flow 生成的路由结构也会传入。 它将被关联到 skb，并稍后在 IP 协议层中使用。
/* Lockless fast path for the non-corking case. */ if (!corkreq) { skb = ip_make_skb(sk, fl4, getfrag, msg->msg_iov, ulen, sizeof(struct udphdr), &ipc, &rt, msg->msg_flags); err = PTR_ERR(skb); if (!IS_ERR_OR_NULL(skb)) err = udp_send_skb(skb, fl4); goto out; }
ip_make_skb 函数尝试构建一个 skb，其考虑了各种因素，例如：
大多数网络设备驱动程序不支持 UFO，因为网络硬件本身不支持此功能。 让我们看一下这段代码，记住 corking 是禁用的。 接下来我们查看启用 corking 的路径。
ip_make_skb
ip_make_skb 函数可以在 ./net/ipv4/ip_output.c 中找到。 这个函数有点棘手。 ip_make_skb 依赖底层代码（译者释：__ip_make_skb）构建 skb，它需要传入一个 corking 结构和 skb 排队的队列。 在套接字没有 corked 的情况下，传入一个伪 corking 结构和空队列。
让我们来看看伪 corking 结构和队列是如何构造的：
struct sk_buff *ip_make_skb(struct sock *sk, /* more args */) { struct inet_cork cork; struct sk_buff_head queue; int err; if (flags & MSG_PROBE) return NULL; __skb_queue_head_init(&queue); cork.flags = 0; cork.addr = 0; cork.opt = NULL; err = ip_setup_cork(sk, &cork, /* more args */); if (err) return ERR_PTR(err);
如上所述，corking 结构（cork）和队列（queue）都在栈上分配的；当 ip_make_skb 完成时，两者都不再需要。 调用 ip_setup_cork 来构建伪 corking 结构，它分配内存、并初始化结构。 接下来，调用 __ip_append_data，传入队列和 corking 结构：
err = __ip_append_data(sk, fl4, &queue, &cork, ¤t->task_frag, getfrag, from, length, transhdrlen, flags);
稍后我们将看到这个函数是如何工作的，因为它在套接字是否被 corked 的情况下都会使用。 现在，我们只需要知道 __ip_append_data 会创建一个 skb，向其追加数据，并添加该 skb 到传入的队列中。 如果追加数据失败，则调用 __ip_flush_pending_frame 静默丢弃数据，并向上返回错误码：
if (err) { __ip_flush_pending_frames(sk, &queue, &cork); return ERR_PTR(err); }
