Внутреннее устройство ядра Linux

Упражнение 1:

Номер 1

Что описывает структура sk_buff?

Ответ:

(1) данные которые приложение записывает в сокет или файл

(2) полный сетевой пакет

(3) фрейм протокола TCP/IP

(4) сетевой пакет без MAC заголовка

Номер 2

Как соотносятся приходящий пакет и структура sk_buf?

Ответ:

(1) структура sk_buf содержит данные сетевого пакета

(2) структура sk_buf содержит часть данных сетевого пакета, под остальное выделяется буфер памяти

(3) структура sk_buf содержит MAC и IP заголовки пакета и указатели на данные сетевого пакета

(4) структура sk_buf описывает данные сетевого пакета, находящегося в отдельной от него области памяти

Номер 3

Какие данные содержит структура sk_buf?

Ответ:

(1) указатели на начало и конец памяти с данными сетевого пакета

(2) смещения начала и конца данных

(3) указатели на заголовок следующиего

(4) поле cb (управляющий блок) используемый протоколами

Упражнение 2:

Номер 1

Какие указатели на данные пакета содержит sk_buff

Ответ:

(1) голова (head)

(2) конец (end)

(3) хвост (tail)

(4) данные (data)

(5) заголовки (headers)

Номер 2

Какие ограничения и трудности имеет линейный sk_buff?

Ответ:

(1) трудности возникают при работе с сетевыми пакетами размером большим размера страницы памяти

(2) трудности возникают при работе с большим количеством сетевых пакетов

(3) трудности возникают при больших задержках сетевых пакетов

(4) при обработке трафика трудностей и ограничений не возникает

Номер 3

Возможно ли и если возможно, в каких случаях данные сетевого пакета размещаются более чем в одном буфере памяти?

Ответ:

(1) если ядро не может выделить сплошную область памяти необходимого размера

(2) если данные приходят из сети небольшими порциями, а не все сразу

(3) если не проходит проверка контрольной суммы

(4) если размер пакета превышает некоторое заданное значение

Упражнение 3:

Номер 1

Что происходит в сетевой подсистеме с sk_buff для исходящего трафика?

Ответ:

(1) создаётся sk_buf, инициализируются указатели, для пустого sk_buff

(2) вызывается метод skb_reserve() для сдвига data и tail в сторону конца буфера

(3) каждый протокол выполняет операцию skb_push двигает указатель data в сторону начала буфера

(4) каждый протокол выполняет операцию skb_put двигает указатель end в сторону начала буфера

(5) вызывается метод skb_put() - двигает хвост в сторону конца буфера

Номер 2

Какой модуль сетевой подсистемы создаёт и инициализирует объект sk_buf для исходящего трафика?

Ответ:

(1) подсистема сокетов

(2) сетевой протокол верхнего уровня

(3) net device

(4) драйвер сетевого устройства

Номер 3

Каким образом происходит формирование заголовков сетевого пакета?

Ответ:

(1) протокол верхнего уровня, владея всей необходимой информацией формирует и записывает заголовки всех уровней

(2) протокол нижнего уровня, получив всё необходимую информацию формирует и записывает заголовки всех уровней

(3) каждый протокол формирует и записывает в буфер сетевого пакета заголовок своего уровня

(4) драйвер сетевого устройства, получив всё необходимую информацию формирует и записывает сетевой пакет

Упражнение 4:

Номер 1

Что случается с структурами данных sk_buff и памятью на входящем трафике?

Ответ:

(1) сетевой пакет копируется в память

(2) создаётся структура sk_buff

(3) объект sk_buff передаётся стеку протоколов, где каждый протокол "откусывает" свой заголовок вызовом skb_pull, a перед этим вызывает проверку такой возможности, используя метод skb_may_pull

(4) при необходимости вызывается функция skb_copy_bits() для копирования данных из "paged" части

(5) каждый протокол копирует свои данные в свои очереди

Номер 2

Какой модуль создаёт и инициализирует структуру sk_buff при обработке входящего трафика?

Ответ:

(1) протокол TCP

(2) протокол IP

(3) VFS

(4) net device

(5) драйвер сетевого устройства

Номер 3

При получении пакета создаётся объект sk_buff. Какие значения указателей этой структуры возможны сразу после её создания?

Ответ:

(1) data cовпадает с head

(2) data смещён от head вправо на размер заголовка Ethernet

(3) tail совпадает с end

(4) все указатели равны нулю

Упражнение 5:

Номер 1

Для чего используется функция сетевой подсистемой skb_copy_bits?

Ответ:

(1) для копирования части заголовка, оказавшейся в paged области памяти в линейную

(2) для копирования данных из области памяти приложения в область памяти ядра

(3) для клонирования структур sk_buf

(4) для дублирования данных сетевого пакета

Номер 2

Для чего используется функция skb_may_pull()

Ответ:

(1) проверить, можно ли сдвинуть указатель данных и не находится ли необходимые данные в другой области памяти

(2) достаточно ли в линейном буфере данных для обработки очередного заголовка

(3) проверка достаточного количества места в памяти для данных сетевого пакета

(4) для копирования части заголовка, оказавшейся в paged области памяти в линейную

Номер 3

Какие могут выполняться операции если будет обнаружено что в линейной части пакета данных меньше запрошенного значения

Ответ:

(1) сетевой пакет может быть выброшен из обработки

(2) может быть использована функция skb_copy_bits() для недостающих данных из "paged" областей памяти

(3) сетевой пакет помечается как неполный и сохраняется

(4) выполняется перезапрос сетевого пакета

Упражнение 6:

Номер 1

Что делает с указателями структуры sk_buf метод skb_pull?

Ответ:

(1) сдвигает tail влево

(2) сдвигает указатели data и tail от начала буфера вправо на одно и то же смещение

(3) сдвигает data вправо

(4) по результатам выделения памяти под сетевой пакет задаёт значения head и end

Номер 2

Что делает функция skb_reserve?

Ответ:

(1) выделяет память под сетевой пакет

(2) сдвигает указатели data и tail от начала буфера вправо на одно и то же смещение

(3) сдвигает только указатель tail от начала буфера вправо

(4) выделяет память под сетевой пакет и сдвигает указатели tail и end от начала буфера вправо

Номер 3

Что делает операция skb_push

Ответ:

(1) сдвигает указатель data влево от tail

(2) выделяет память под сетевой пакет

(3) сдвигает указатели data и tail от начала буфера вправо на одно и то же смещение

(4) сдвигает data вправо

Упражнение 7:

Номер 1

Каковы направления оптимизации структуры sk_buf?

Ответ:

(1) уменьшается размер структуры

(2) оптимизируется выделение памяти с минимальной фрагментацией и клонирование объектов

(3) оптимизируется проверки целостности сетевых пакетов

(4) учитывается разрядности системы и кэш линии при размещении полей на структуре

Номер 2

Каким образом sk_buf используется при обработке на стеке TCP/IP?

Ответ:

(1) нет никакой специфики

(2) вводятся дополнительные указатели на заголовки протоколов TCP/IP

(3) вводится поле "cb" для хранения состояний протоколов

(4) используется специальный кеш для "двойных" структур для оптимизации клонирования

(5) оптимизируется освобождение памяти для избежание излишней фрагментации

(6) целое число объектов sk_buf должны полностью заполнять страницу памяти

Номер 3

Каким образом sk_buf оптимизируется с точки зрения выделения памяти?

Ответ:

(1) структура sk_buff для каждой платформы проектируется с учётом разрядности архитектуры

(2) целое число объектов sk_buf должны полностью заполнять страницу памяти

(3) структура sk_buff спроектирована с учётом кэш линии

(4) 64-х разрядные указатели на данные внутри области данных сетевого пакета заменяются на 32-разрядные смещения

(5) нет никакой специальной оптимизации

Упражнение 8:

Номер 1

Что содержится в поле "управляющий блок" (cb) структуры sk_buff?

Ответ:

(1) некоторые протоколы хранят там настройки соединения

(2) указатели на данные и заголовок каждого протокола

(3) некоторые протоколы хранят там свои данные

(4) указатели на структуру sock

Номер 2

Как каждый протокол обходится с ранее оставленными в поле "cb" (управляющий блок) структуры sk_buff данными другого протокола?

Ответ:

(1) каждый протокол дописывает свои данные к концу данных предыдущего протокола

(2) каждый протокол рассматривает это поле как пустое и использует его по своему усмотрению

(3) если поле уже заполнено, то протокол не использует его, а выделяет дополнительную память

(4) только протокол TCP использует это поле, поэтому такой проблемы нет

Номер 3

Каким образом проверяется что данные, описывающие состояние протокола не переполнили поле "cb" (управляющие блок) структуры sk_buf?

Ответ:

(1) это определяется в ходе code review и тестирования

(2) проверка на этапе отладки с использование макроса BUG_ON()

(3) проверка на этапе компиляции посредством макроса BUILD_BUG_ON()

(4) если данные переполняют поле, то сетевой протокол перестаёт работать, поэтому такая ситуация быстро находится в эксплуатации по анализу дампа

Внутреннее устройство ядра Linux - тест 38