明白Net Device Ingress和Egress 两个角色
发布时间：2023-02-21 13:14:01 所属栏目：云计算 来源：互联网
导读：我在整理 eBPF 相关的内容，尤其是 tc eBPF 的时候，再一次发现如果无法准确地在信息流中识别出网络设备是 Ingress 还是 Egress ，就无法将程序逻辑和系统运行结果对上号，更勿谈能理解tc eBPF 了。 这样的双重角色扮演就如同一个调皮的孩子，总是带上面具在
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我在整理 eBPF 相关的内容，尤其是 tc eBPF 的时候，再一次发现如果无法准确地在信息流中识别出网络设备是 Ingress 还是 Egress ，就无法将程序逻辑和系统运行结果对上号，更勿谈能理解tc eBPF 了。
这样的双重角色扮演就如同一个调皮的孩子，总是带上面具在错综复杂的网络里面东躲西藏，肆意玩耍。而当你好不容易抓到它时，却让你猜猜此时此刻他是谁。
简单来说：对于网卡而言，无论它是物理的还是虚拟的，对于 Ingress 角色，它是首先触碰到数据的人，而对于 Egress 角色，它是最后一个触碰到数据的人。
本文我们从一个简单的物理网卡开始，然后对 veth、 bridge 还有 tc eBPF ，分别展开聊聊：
当网卡扮演 Ingress 角色时，它从哪里接收数据，又将数据递交给了谁？
当网卡扮演 Egress 角色时，它从哪里接收数据，又将数据递交给了谁？
1、单个物理网卡
（1）输入流程 Ingress
对于这张网卡而言，输入过程伴随着以下几个重要的事情：物理网卡首先接收到物理信号 -> 物理网卡通过 DMA 机制将数据保存至其专属的 RingBuffer 里面 -> 向 CPU 发起中断 -> OS kernel thread ksoftirqd/x 不断地消费 RingBuffer 里面的数据。
这里的 ksoftirqd 是一个内核线程，每个 CPU 一个，x 为 CPU 编号。如 ksoftirqd/0 为 0 号 CPU 上运行的内核线程。
ksoftirqd/x 将数据以 skb 为处理粒度依次穿过链路层、网络层、TCP/UDP 传输层 。不过 skb 在链路层和网络层还可能直接 forward 给其它网卡，这样的话传输层就不会收到这个 skb 了。
总结：物理网卡起到输入作用的时候,它将来自主机外的接收数据提交给环队列,随后由 ksoftirqd/x进行后续处理,这个处理过程也称为网络的底层。
（2）输出过程 Egress
我们大致可以看出来，对于输出过程，数据来源有两种，分别是通过 ip_forward() 过程和通过 ip_local_out() 过程送过来的数据。我们还会发现，在发送数据的路径上，这两个过程只是起点有些不同，剩下的路程大家都一样。
ip_forward() 过程与 skb 在 IP 层路由结果强相关。具体来说经过路由的判定，可能需要把 skb forward 至本机网络设备或者网络中的其它主机处理，不过无论是哪种情况，都需要将 skb 送往本机的一个网络设备。
而 ip_local_out() 过程则对应了本机进程通过 socket 发送数据的场景。这张图最后标注的“触发 NET_RX 类型软中断”是数据已经被网卡发送完后发生的事情，中断的目的是为了清理 skb ，略过不表。
总结：当物理网卡扮演 Egress 角色时，它从本机 TCP/IP 协议栈接收数据，将数据通过驱动程序送离本机。
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