linux内核源码剖析tcpip实现
㈠ 怎样学习tcp/ip协议
什么是TCP/IP协议，划为几层，各有什么功能？
TCP/IP协议族包含了很多功能各异的子协议。为此我们也利用上文所述的分层的方式来剖析它的结构。TCP/IP层次模型共分为四层：应用层、传输层、网络层、数据链路层。
TCP/IP网络协议
TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol，传输控制协议/网间网协议)是目前世界上应用最为广泛的协议，它的流行与Internet的迅猛发展密切相关—TCP/IP最初是为互联网的原型ARPANET所设计的，目的是提供一整套方便实用、能应用于多种网络上的协议，事实证明TCP/IP做到了这一点，它使网络互联变得容易起来，并且使越来越多的网络加入其中，成为Internet的事实标准。
* 应用层—应用层是所有用户所面向的应用程序的统称。ICP/IP协议族在这一层面有着很多协议来支持不同的应用，许多大家所熟悉的基于Internet的应用的实现就离不开这些协议。如我们进行万维网（WWW）访问用到了HTTP协议、文件传输用FTP协议、电子邮件发送用SMTP、域名的解析用DNS协议、 远程登录用Telnet协议等等，都是属于TCP/IP应用层的；就用户而言，看到的是由一个个软件所构筑的大多为图形化的操作界面，而实际后台运行的便是上述协议。
* 传输层—这一层的的功能主要是提供应用程序间的通信，TCP/IP协议族在这一层的协议有TCP和UDP。
* 网络层—是TCP/IP协议族中非常关键的一层，主要定义了IP地址格式，从而能够使得不同应用类型的数据在Internet上通畅地传输，IP协议就是一个网络层协议。
* 网络接口层—这是TCP/IP软件的最低层，负责接收IP数据包并通过网络发送之，或者从网络上接收物理帧，抽出IP数据报，交给IP层。
1．TCP/UDP协议
TCP (Transmission Control Protocol)和UDP(User Datagram Protocol)协议属于传输层协议。其中TCP提供IP环境下的数据可靠传输，它提供的服务包括数据流传送、可靠性、有效流控、全双工操作和多路复用。通过面向连接、端到端和可靠的数据包发送。通俗说，它是事先为所发送的数据开辟出连接好的通道，然后再进行数据发送；而UDP则不为IP提供可靠性、流控或差错恢复功能。一般来说，TCP对应的是可靠性要求高的应用，而UDP对应的则是可靠性要求低、传输经济的应用。TCP支持的应用协议主要有：Telnet、FTP、SMTP等；UDP支持的应用层协议主要有：NFS（网络文件系统）、SNMP（简单网络管理协议）、DNS（主域名称系统）、TFTP（通用文件传输协议）等。
IP协议的定义、IP地址的分类及特点
什么是IP协议，IP地址如何表示，分为几类，各有什么特点？
为了便于寻址和层次化地构造网络，IP地址被分为A、B、C、D、E五类，商业应用中只用到A、B、C三类。
IP协议(Internet Protocol)又称互联网协议，是支持网间互连的数据报协议，它与TCP协议（传输控制协议）一起构成了TCP/IP协议族的核心。它提供网间连接的完善功能， 包括IP数据报规定互连网络范围内的IP地址格式。
Internet 上，为了实现连接到互联网上的结点之间的通信，必须为每个结点（入网的计算机）分配一个地址，并且应当保证这个地址是全网唯一的，这便是IP地址。
目前的IP地址（IPv4：IP第4版本）由32个二进制位表示，每8位二进制数为一个整数，中间由小数点间隔，如159.226.41.98，整个IP地址空间有4组8位二进制数，由表示主机所在的网络的地址（类似部队的编号）以及主机在该网络中的标识（如同士兵在该部队的编号）共同组成。
为了便于寻址和层次化的构造网络，IP地址被分为A、B、C、D、E五类，商业应用中只用到A、B、C三类。
* A类地址：A类地址的网络标识由第一组8位二进制数表示，网络中的主机标识占3组8位二进制数，A类地址的特点是网络标识的第一位二进制数取值必须为“0”。不难算出，A类地址允许有126个网段，每个网络大约允许有1670万台主机，通常分配给拥有大量主机的网络（如主干网）。
* B类地址：B类地址的网络标识由前两组8位二进制数表示，网络中的主机标识占两组8位二进制数，B类地址的特点是网络标识的前两位二进制数取值必须为“10”。B类地址允许有16384个网段，每个网络允许有65533台主机，适用于结点比较多的网络（如区域网）。
* C类地址：C类地址的网络标识由前3组8位二进制数表示，网络中主机标识占1组8位二进制数，C类地址的特点是网络标识的前3位二进制数取值必须为“110”。具有C类地址的网络允许有254台主机，适用于结点比较少的网络（如校园网）。
为了便于记忆，通常习惯采用4个十进制数来表示一个IP地址，十进制数之间采用句点“.”予以分隔。这种IP地址的表示方法也被称为点分十进制法。如以这种方式表示，A类网络的IP地址范围为1.0.0.1－127.255.255.254；B类网络的IP地址范围为：128.1.0.1－191.255.255.254；C类网络的IP地址范围为：192.0.1.1－223.255.255.254。
由于网络地址紧张、主机地址相对过剩，采取子网掩码的方式来指定网段号。
TCP/IP协议与低层的数据链路层和物理层无关，这也是TCP/IP的重要特点。正因为如此 ，它能广泛地支持由低两层协议构成的物理网络结构。目前已使用TCP/IP连接成洲际网、全国网与跨地区网。
㈡ 请问linux怎么增大socket连接上限
1、修改用户进程可打开文件数限制
在Linux平台上，无论编写客户端程序还是服务端程序，在进行高并发TCP连接处理时，
最高的并发数量都要受到系统对用户单一进程同时可打开文件数量的限制(这是因为系统
为每个TCP连接都要创建一个socket句柄，每个socket句柄同时也是一个文件句柄)。
可使用ulimit命令查看系统允许当前用户进程打开的文件数限制：
[speng@as4 ~]$ ulimit -n
1024
这表示当前用户的每个进程最多允许同时打开1024个文件，这1024个文件中还得除去
每个进程必然打开的标准输入，标准输出，标准错误，服务器监听 socket，
进程间通讯的unix域socket等文件，那么剩下的可用于客户端socket连接的文件数就
只有大概1024-10=1014个左右。也就是说缺省情况下，基于Linux的通讯程序最多允许
同时1014个TCP并发连接。
对于想支持更高数量的TCP并发连接的通讯处理程序，就必须修改Linux对当前用户的
进程同时打开的文件数量的软限制(soft limit)和硬限制(hardlimit)。其中软限制
是指Linux在当前系统能够承受的范围内进一步限制用户同时打开的文件数；硬限制
则是根据系统硬件资源状况(主要是系统内存)计算出来的系统最多可同时打开的文件数量。
通常软限制小于或等于硬限制。
修改上述限制的最简单的办法就是使用ulimit命令：
[speng@as4 ~]$ ulimit -n
上述命令中，在中指定要设置的单一进程允许打开的最大文件数。如果系统回显
类似于“Operation notpermitted”之类的话，说明上述限制修改失败，实际上是
因为在中指定的数值超过了Linux系统对该用户打开文件数的软限制或硬限制。
因此，就需要修改Linux系统对用户的关于打开文件数的软限制和硬限制。
第一步，修改/etc/security/limits.conf文件，在文件中添加如下行：
speng soft nofile 10240
speng hard nofile 10240
其中speng指定了要修改哪个用户的打开文件数限制，可用’*'号表示修改所有用户的限制；
soft或hard指定要修改软限制还是硬限制；10240则指定了想要修改的新的限制值，
即最大打开文件数(请注意软限制值要小于或等于硬限制)。修改完后保存文件。
第二步，修改/etc/pam.d/login文件，在文件中添加如下行：
session required /lib/security/pam_limits.so
这是告诉Linux在用户完成系统登录后，应该调用pam_limits.so模块来设置系统对
该用户可使用的各种资源数量的最大限制(包括用户可打开的最大文件数限制)，
而pam_limits.so模块就会从/etc/security/limits.conf文件中读取配置来设置这些限制值。
修改完后保存此文件。
第三步，查看Linux系统级的最大打开文件数限制，使用如下命令：
[speng@as4 ~]$ cat /proc/sys/fs/file-max
12158
这表明这台Linux系统最多允许同时打开(即包含所有用户打开文件数总和)12158个文件，
是Linux系统级硬限制，所有用户级的打开文件数限制都不应超过这个数值。通常这个系统级
硬限制是Linux系统在启动时根据系统硬件资源状况计算出来的最佳的最大同时打开文件数限制，
如果没有特殊需要，不应该修改此限制，除非想为用户级打开文件数限制设置超过此限制的值。
修改此硬限制的方法是修改/etc/rc.local脚本，在脚本中添加如下行：
echo 22158 > /proc/sys/fs/file-max
这是让Linux在启动完成后强行将系统级打开文件数硬限制设置为22158。修改完后保存此文件。
完成上述步骤后重启系统，一般情况下就可以将Linux系统对指定用户的单一进程允许同时
打开的最大文件数限制设为指定的数值。如果重启后用 ulimit-n命令查看用户可打开文件数限制
仍然低于上述步骤中设置的最大值，这可能是因为在用户登录脚本/etc/profile中使用ulimit -n命令
已经将用户可同时打开的文件数做了限制。由于通过ulimit-n修改系统对用户可同时打开文件的
最大数限制时，新修改的值只能小于或等于上次 ulimit-n设置的值，因此想用此命令增大这个
限制值是不可能的。
所以，如果有上述问题存在，就只能去打开/etc/profile脚本文件，
在文件中查找是否使用了ulimit-n限制了用户可同时打开的最大文件数量，如果找到，
则删除这行命令，或者将其设置的值改为合适的值，然后保存文件，用户退出并重新登录系统即可。
通过上述步骤，就为支持高并发TCP连接处理的通讯处理程序解除关于打开文件数量方面的系统限制。
2、修改网络内核对TCP连接的有关限制
在Linux上编写支持高并发TCP连接的客户端通讯处理程序时，有时会发现尽管已经解除了系统
对用户同时打开文件数的限制，但仍会出现并发TCP连接数增加到一定数量时，再也无法成功
建立新的TCP连接的现象。出现这种现在的原因有多种。
第一种原因可能是因为Linux网络内核对本地端口号范围有限制。此时，进一步分析为什么无法
建立TCP连接，会发现问题出在connect()调用返回失败，查看系统错误提示消息是“Can’t assign requestedaddress”。同时，如果在此时用tcpmp工具监视网络，会发现根本没有TCP连接时客户端
发SYN包的网络流量。这些情况说明问题在于本地Linux系统内核中有限制。
其实，问题的根本原因
在于Linux内核的TCP/IP协议实现模块对系统中所有的客户端TCP连接对应的本地端口号的范围
进行了限制(例如，内核限制本地端口号的范围为1024~32768之间)。当系统中某一时刻同时
存在太多的TCP客户端连接时，由于每个TCP客户端连接都要占用一个唯一的本地端口号
(此端口号在系统的本地端口号范围限制中)，如果现有的TCP客户端连接已将所有的本地端口号占满，
则此时就无法为新的TCP客户端连接分配一个本地端口号了，因此系统会在这种情况下在connect()
调用中返回失败，并将错误提示消息设为“Can’t assignrequested address”。
有关这些控制
逻辑可以查看Linux内核源代码，以linux2.6内核为例，可以查看tcp_ipv4.c文件中如下函数：
static int tcp_v4_hash_connect(struct sock *sk)
请注意上述函数中对变量sysctl_local_port_range的访问控制。变量sysctl_local_port_range
的初始化则是在tcp.c文件中的如下函数中设置：
void __init tcp_init(void)
内核编译时默认设置的本地端口号范围可能太小，因此需要修改此本地端口范围限制。
第一步，修改/etc/sysctl.conf文件，在文件中添加如下行：
net.ipv4.ip_local_port_range = 1024 65000
这表明将系统对本地端口范围限制设置为1024~65000之间。请注意，本地端口范围的最小值
必须大于或等于1024；而端口范围的最大值则应小于或等于65535。修改完后保存此文件。
第二步，执行sysctl命令：
[speng@as4 ~]$ sysctl -p
如果系统没有错误提示，就表明新的本地端口范围设置成功。如果按上述端口范围进行设置，
则理论上单独一个进程最多可以同时建立60000多个TCP客户端连接。
第二种无法建立TCP连接的原因可能是因为Linux网络内核的IP_TABLE防火墙对最大跟踪的TCP
连接数有限制。此时程序会表现为在 connect()调用中阻塞，如同死机，如果用tcpmp工具监视网络，
也会发现根本没有TCP连接时客户端发SYN包的网络流量。由于 IP_TABLE防火墙在内核中会对
每个TCP连接的状态进行跟踪，跟踪信息将会放在位于内核内存中的conntrackdatabase中，
这个数据库的大小有限，当系统中存在过多的TCP连接时，数据库容量不足，IP_TABLE无法为
新的TCP连接建立跟踪信息，于是表现为在connect()调用中阻塞。此时就必须修改内核对最大跟踪
的TCP连接数的限制，方法同修改内核对本地端口号范围的限制是类似的：
第一步，修改/etc/sysctl.conf文件，在文件中添加如下行：
net.ipv4.ip_conntrack_max = 10240
这表明将系统对最大跟踪的TCP连接数限制设置为10240。请注意，此限制值要尽量小，
以节省对内核内存的占用。
第二步，执行sysctl命令：
[speng@as4 ~]$ sysctl -p
如果系统没有错误提示，就表明系统对新的最大跟踪的TCP连接数限制修改成功。
如果按上述参数进行设置，则理论上单独一个进程最多可以同时建立10000多个TCP客户端连接。
3、使用支持高并发网络I/O的编程技术
在Linux上编写高并发TCP连接应用程序时，必须使用合适的网络I/O技术和I/O事件分派机制。
可用的I/O技术有同步I/O，非阻塞式同步I/O(也称反应式I/O)，以及异步I/O。在高TCP并发的情形下，
如果使用同步I/O，这会严重阻塞程序的运转，除非为每个TCP连接的I/O创建一个线程。
但是，过多的线程又会因系统对线程的调度造成巨大开销。因此，在高TCP并发的情形下使用
同步 I/O是不可取的，这时可以考虑使用非阻塞式同步I/O或异步I/O。非阻塞式同步I/O的技术包括使用select()，poll()，epoll等机制。异步I/O的技术就是使用AIO。
从I/O事件分派机制来看，使用select()是不合适的，因为它所支持的并发连接数有限(通常在1024个以内)。
如果考虑性能，poll()也是不合适的，尽管它可以支持的较高的TCP并发数，但是由于其采用
“轮询”机制，当并发数较高时，其运行效率相当低，并可能存在I/O事件分派不均，导致部分TCP
连接上的I/O出现“饥饿”现象。而如果使用epoll或AIO，则没有上述问题(早期Linux内核的AIO技术
实现是通过在内核中为每个 I/O请求创建一个线程来实现的，这种实现机制在高并发TCP连接的情形下
使用其实也有严重的性能问题。但在最新的Linux内核中，AIO的实现已经得到改进)。
综上所述，在开发支持高并发TCP连接的Linux应用程序时，应尽量使用epoll或AIO技术来实现并发的
TCP连接上的I/O控制，这将为提升程序对高并发TCP连接的支持提供有效的I/O保证。
内核参数sysctl.conf的优化
/etc/sysctl.conf 是用来控制linux网络的配置文件，对于依赖网络的程序（如web服务器和cache服务器）
非常重要，RHEL默认提供的最好调整。
推荐配置（把原/etc/sysctl.conf内容清掉，把下面内容复制进去）：
net.ipv4.ip_local_port_range = 1024 65536
net.core.rmem_max=16777216
net.core.wmem_max=16777216
net.ipv4.tcp_rmem=4096 87380 16777216
net.ipv4.tcp_wmem=4096 65536 16777216
net.ipv4.tcp_fin_timeout = 10
net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1
net.ipv4.tcp_timestamps = 0
net.ipv4.tcp_window_scaling = 0
net.ipv4.tcp_sack = 0
net.core.netdev_max_backlog = 30000
net.ipv4.tcp_no_metrics_save=1
net.core.somaxconn = 262144
net.ipv4.tcp_syncookies = 0
net.ipv4.tcp_max_orphans = 262144
net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 262144
net.ipv4.tcp_synack_retries = 2
net.ipv4.tcp_syn_retries = 2
这个配置参考于cache服务器varnish的推荐配置和SunOne 服务器系统优化的推荐配置。
varnish调优推荐配置的地址为：http://varnish.projects.linpro.no/wiki/Performance
不过varnish推荐的配置是有问题的，实际运行表明“net.ipv4.tcp_fin_timeout = 3”的配置
会导致页面经常打不开；并且当网友使用的是IE6浏览器时，访问网站一段时间后，所有网页都会
打不开，重启浏览器后正常。可能是国外的网速快吧，我们国情决定需要
调整“net.ipv4.tcp_fin_timeout = 10”，在10s的情况下，一切正常（实际运行结论）。
修改完毕后，执行：
/sbin/sysctl -p /etc/sysctl.conf
/sbin/sysctl -w net.ipv4.route.flush=1
命令生效。为了保险起见，也可以reboot系统。
调整文件数：
linux系统优化完网络必须调高系统允许打开的文件数才能支持大的并发，默认1024是远远不够的。
执行命令：
Shell代码
echo ulimit -HSn 65536 >> /etc/rc.local
echo ulimit -HSn 65536 >>/root/.bash_profile
ulimit -HSn 65536
㈢ Linux内核应该怎么去学习
学嵌入式Linux要先学以下几点：
1.c语言。要有C语言的基础，当然越熟练越好，不熟也没关系，具备基本技能就可以：比如写一个数组排序、输入数字求和什么的。C语言的学习就是多些多练。
2.Linux基础
Linux操作系统的概念、安装方法，详细了解Linux下的目录结构、基本命令、编辑器VI ,编译器GCC，调试器GDB和 Make 项目管理工具, Shell、 Makefile脚本编写等知识，嵌入式开发环境的搭建。
3.Linux系统编程
重点学习标准I/O库，Linux多任务编程中的多进程和多线程，以及进程间通信(pipe、FIFO、消息队列、共享内存、signal、信号量等)，同步与互斥对共享资源访问控制等重要知识，主要提升对Linux应用开发的理解和代码调试的能力。
4.Linux网络编程
计算机网络在嵌入式Linux系统应用开发过程中使用非常广泛，通过Linux网络发展、TCP/IP协议、socket编程、TCP网络编程、UDP网络编程、Web编程开发等方面入手，全面了解Linux网络应用程序开发。重点学习网络编程相关API，熟练掌握TCP协议服务器的编程方法和并发服务器的实现，了解HTTP协议及其实现方法，熟悉UDP广播、多播的原理及编程方法，掌握混合C/S架构网络通信系统的设计，熟悉HTML,Javascript等Web编程技术及实现方法。
5.数据结构与算法
数据结构及算法在嵌入式底层驱动、通信协议、及各种引擎开发中会得到大量应用，对其掌握的好坏直接影响程序的效率、简洁及健壮性。此阶段的学习要重点理解数据结构与算法的基础内容，包括顺序表、链表、队列、栈、树、图、哈希表、各种查找排序算法等应用及其C语言实现过程。
6.Cortex A8 、Linux 平台开发
通过基于ARM Cortex-A8处理s5pv210了解芯片手册的基本阅读技巧，掌握s5pv210系统资源、时钟控制器、电源管理、异常中断控制器、nand flash控制器等模块，为底层平台搭建做好准备。Linux平台包括内核裁减、内核移植、交叉编译、GNU工具使用、内核调试、Bootloader介绍、制作与原理分析、根文件系统制作以及向内核中添加自己的模块，并在s5pv210实验平台上运行自己制作的Linux系统,集成部署Linux系统整个流程。同时了解Android操作系统开发流程。Android系统是基于Linux平台的开源操作系统，该平台由操作系统、中间件、用户界面和应用软件组成，是首个为移动终端打造的真正开放和完整的移动软件，目前它的应用不再局限于移动终端，还包括数据电视、机顶盒、PDA等消费类电子产品。
7.驱动开发
驱动程序设计是嵌入式Linux开发工作中重要的一部分，也是比较困难的一部分。本阶段的学习要熟悉Linux的内核机制、驱动程序与用户级应用程序的接口，掌握系统对设备的并发操作。熟悉所开发硬件的工作原理，具备ARM硬件接口的基础知识，熟悉ARM Cortex-A8处理器s5pv210各资源、掌握Linux设备驱动原理框架，熟悉工程中常见Linux高级字符设备、块设备、网络设备、USB设备等驱动开发，在工作中能独立胜任底层驱动开发。
㈣ 关于ubuntu系统下编写tcp/ip协议的问题
此问题过于高深 小弟不能
㈤ Linux学习书籍求推荐
Linux学习书籍求推荐
1、《Linux与Unix Shell 编程指南》
C语言基础
1、《C Primer Plus，5th Edition》【美】Stephen Prata着
2、《The C Programming Language, 2nd Edition》【美】Brian W. Kernighan David M. Rithie（K & R）着
3、《Advanced Programming in the UNIX Environment，2nd Edition》（APUE）
4、《嵌入式Linux应用程序开发详解》
Linux内核
1、《深入理解Linux内核》（第三版）
2、《Linux内核源代码情景分析》毛德操 胡希明着
研发方向
1、《UNIX Network Programming》（UNP）
2、《TCP/IP详解》
3、《Linux内核编程》
4、《Linux设备驱动开发》（LDD）
硬件基础
1、《ARM体系结构与编程》杜春雷着
2、S3C2410 Datasheet
英语基础
1、《计算机与通信专业英语》
系统教程
1、《嵌入式系统――体系结构、编程与设计》
2、《嵌入式系统――采用公开源代码和StrongARM/Xscale处理器》毛德操 胡希明着
3、《Building Embedded Linux Systems》
理论基础
1、《算法导论》
2、《数据结构（C语言版）》
3、《计算机组织与体系结构?性能分析》
4、《深入理解计算机系统》【美】Randal E. Bryant David O’Hallaron着
5、《操作系统：精髓与设计原理》
6、《编译原理》
7、《数据通信与计算机网络》
8、《数据压缩原理与应用》
入门篇
《LINUX权威指南》书不错，写的很全面也比较广，涉及的不深，做为入门书籍不错，可以比较全面的了解linux 。另外比较热门的也可以看看《鸟哥的私房菜》等书，偏管理类的书。如果想做server方向的可以找来看看。
驱动 篇
《LINUX设备驱动程序 》就是网上说的“LDD”，经典之作，必备书籍。国产经典《Linux驱动详细解》也是一本非常不错的书，很实用，书中源代码分析比较多，基于2440的，对linux外围驱动有很全面的讲解
内核篇
浙江大学的《LINUX内核源代码情景分析》，外国鬼子的《莱昂氏UNIX源代码分析》还有《深入理解linux内核》都是出名的经典巨作。另外赵 炯的《LINUX内核完全剖析–基于0.12内核》也非常不错，对内核代码进行了详细的注释，非常有助于对内核的理解和代码的分析。
shell篇
《LINUX与UNIX Shell编程指南》
应用 编程
不用说了肯定是《unix环境高级编程》被称为unix编程的圣经。
TCP/IP篇
《TCP/IP详解》作者W.Richard Stevens也是《unix环境高级编程》的作者，牛人出的书没有一本不是经典的。但是英年早逝，默哀一下。
c语言
《The C Programming Language》正是作者造出来的c语言，书能垃圾就怪了
《c和指针》和《c缺陷和陷阱》两本必备。包含了c语言最容易出错的地方，加深c语言功力的好材料。
关于算法
《算法导论》
1 熟悉linux基本环境 >>> 《鸟哥的私访菜》《unix初级教程》 《linux编程宝典》（市面上无，图书馆有）， 等等。
2 熟悉操作系统的基础知识 >>> 《现代操作系统》 《操作系统概念》
3 熟悉系统编程 >>> 《unix环境高级编程第二版》《unix操作系统设计与实现》
4 内核 按先后顺序： 《 linux内核设计与实现》 《linux设备驱动程序》 《深入理解 linux内核》 《linux内核源代码情景分析》 《深入理解linux虚拟内存系统》
5 其他一些书籍： 《freebsd操作系统设计与实现》 《solaris内核结构》 《unix高级教程：系统技术内幕》 《现代体系结构的unix系统：内核程序员的smp与cache技术》 《保护方式下的80386及其编程》 （后3本市面上没了，大学图书馆里一般都有》 《Intel64 and IA-32 Arichitectures Software Developer’s Manual》
6 其实内核玩深了，体系和编译也要学好 《计算机体系结构：量化研究方法》 《编译原理》（龙书）
Linux编程推荐书籍一览表
shell 编程
《LINUX与UNIX SHELL编程指南》
BASH宝典：
Advanced Bash Scripting Guide (如果你使用的是 GNU/Debian 系统，可以用 apt-get install abs-guide 安装该文档)
BASH Programming – Introction HOW-TO
Bash Man
用户级编程书籍：
Advanced Programming in the UNIX Environment（中文版《UNIX环境高级编程》第二版） 作者 W.Richard
Stevens/尤晋元等
GNU/Linux编程指南 作者 Kurt Wall
Linux 程序设计权威指南 作者 于明俭、陈向阳、方汉
《The Art of Unix Programming》作者 E.S.R
Computer Systems A Programmer’s Perspective
（中文名）《深入理解计算机系统（修订版）》
《Unix Systems Programming》(中文版《UNIX系统编程》)作者： （美）KAY
A.ROBBINS, STEVE ROBBINS 译者：陈涓 赵振平
网络编程：
Unix Network Programming V1 & V2,Unix网络编程卷1、2 作者 W.Richard Stevens
《unix网络编程》
XWindow编程
Definitive Guides to the X WindowSystem 作者 Dan Heller, Paula M. Ferguson
内核源代码阅读(结合源代码)和编程
（入门）
《边干边学Linux内核指导》
（高级）
《Linux Kernel Development》
《Linux内核源代码情景分析》
《深入分析Linux内核源代码》 陈莉君
《 Understanding Linux Network Internals 》即《 深入理解Linux网络内幕（英文影印版）》Christian Benvenuti
内核模块编程
《The Linux Kernel Mole Programming Guide》
Linux设备驱动编程
Linux设备驱动程序/Linux Device
Drivers 作者 Alessandro Ruibini
多线程编程
《多线程编程指南》
㈥ 关于 Linux 网络，你必须知道这些
我们一起学习了文件系统和磁盘 I/O 的工作原理，以及相应的性能分析和优化方法。接下来，我们将进入下一个重要模块—— Linux 的网络子系统。
由于网络处理的流程最复杂，跟我们前面讲到的进程调度、中断处理、内存管理以及 I/O 等都密不可分，所以，我把网络模块作为最后一个资源模块来讲解。
同 CPU、内存以及 I/O 一样，网络也是 Linux 系统最核心的功能。网络是一种把不同计算机或网络设备连接到一起的技术，它本质上是一种进程间通信方式，特别是跨系统的进程间通信，必须要通过网络才能进行。随着高并发、分布式、云计算、微服务等技术的普及，网络的性能也变得越来越重要。
说到网络，我想你肯定经常提起七层负载均衡、四层负载均衡，或者三层设备、二层设备等等。那么，这里说的二层、三层、四层、七层又都是什么意思呢？
实际上，这些层都来自国际标准化组织制定的开放式系统互联通信参考模型（Open System Interconnection Reference Model），简称为 OSI 网络模型。
但是 OSI 模型还是太复杂了，也没能提供一个可实现的方法。所以，在 Linux 中，我们实际上使用的是另一个更实用的四层模型，即 TCP/IP 网络模型。
TCP/IP 模型，把网络互联的框架分为应用层、传输层、网络层、网络接口层等四层，其中，
为了帮你更形象理解 TCP/IP 与 OSI 模型的关系，我画了一张图，如下所示：
当然了，虽说 Linux 实际按照 TCP/IP 模型，实现了网络协议栈，但在平时的学习交流中，我们习惯上还是用 OSI 七层模型来描述。比如，说到七层和四层负载均衡，对应的分别是 OSI 模型中的应用层和传输层（而它们对应到 TCP/IP 模型中，实际上是四层和三层）。
OSI引入了服务、接口、协议、分层的概念，TCP/IP借鉴了OSI的这些概念建立TCP/IP模型。
OSI先有模型，后有协议，先有标准，后进行实践；而TCP/IP则相反，先有协议和应用再提出了模型，且是参照的OSI模型。
OSI是一种理论下的模型，而TCP/IP已被广泛使用，成为网络互联事实上的标准。
有了 TCP/IP 模型后，在进行网络传输时，数据包就会按照协议栈，对上一层发来的数据进行逐层处理；然后封装上该层的协议头，再发送给下一层。
当然，网络包在每一层的处理逻辑，都取决于各层采用的网络协议。比如在应用层，一个提供 REST API 的应用，可以使用 HTTP 协议，把它需要传输的 JSON 数据封装到 HTTP 协议中，然后向下传递给 TCP 层。
而封装做的事情就很简单了，只是在原来的负载前后，增加固定格式的元数据，原始的负载数据并不会被修改。
比如，以通过 TCP 协议通信的网络包为例，通过下面这张图，我们可以看到，应用程序数据在每个层的封装格式。
这些新增的头部和尾部，增加了网络包的大小，但我们都知道，物理链路中并不能传输任意大小的数据包。网络接口配置的最大传输单元（MTU），就规定了最大的 IP 包大小。在我们最常用的以太网中，MTU 默认值是 1500（这也是 Linux 的默认值）。
一旦网络包超过 MTU 的大小，就会在网络层分片，以保证分片后的 IP 包不大于 MTU 值。显然，MTU 越大，需要的分包也就越少，自然，网络吞吐能力就越好。
理解了 TCP/IP 网络模型和网络包的封装原理后，你很容易能想到，Linux 内核中的网络栈，其实也类似于 TCP/IP 的四层结构。如下图所示，就是 Linux 通用 IP 网络栈的示意图：
我们从上到下来看这个网络栈，你可以发现，
这里我简单说一下网卡。网卡是发送和接收网络包的基本设备。在系统启动过程中，网卡通过内核中的网卡驱动程序注册到系统中。而在网络收发过程中，内核通过中断跟网卡进行交互。
再结合前面提到的 Linux 网络栈，可以看出，网络包的处理非常复杂。所以，网卡硬中断只处理最核心的网卡数据读取或发送，而协议栈中的大部分逻辑，都会放到软中断中处理。
我们先来看网络包的接收流程。
当一个网络帧到达网卡后，网卡会通过 DMA 方式，把这个网络包放到收包队列中；然后通过硬中断，告诉中断处理程序已经收到了网络包。
接着，网卡中断处理程序会为网络帧分配内核数据结构（sk_buff），并将其拷贝到 sk_buff 缓冲区中；然后再通过软中断，通知内核收到了新的网络帧。
接下来，内核协议栈从缓冲区中取出网络帧，并通过网络协议栈，从下到上逐层处理这个网络帧。比如，
最后，应用程序就可以使用 Socket 接口，读取到新接收到的数据了。
为了更清晰表示这个流程，我画了一张图，这张图的左半部分表示接收流程，而图中的粉色箭头则表示网络包的处理路径。
了解网络包的接收流程后，就很容易理解网络包的发送流程。网络包的发送流程就是上图的右半部分，很容易发现，网络包的发送方向，正好跟接收方向相反。
首先，应用程序调用 Socket API（比如 sendmsg）发送网络包。
由于这是一个系统调用，所以会陷入到内核态的套接字层中。套接字层会把数据包放到 Socket 发送缓冲区中。
接下来，网络协议栈从 Socket 发送缓冲区中，取出数据包；再按照 TCP/IP 栈，从上到下逐层处理。比如，传输层和网络层，分别为其增加 TCP 头和 IP 头，执行路由查找确认下一跳的 IP，并按照 MTU 大小进行分片。
分片后的网络包，再送到网络接口层，进行物理地址寻址，以找到下一跳的 MAC 地址。然后添加帧头和帧尾，放到发包队列中。这一切完成后，会有软中断通知驱动程序：发包队列中有新的网络帧需要发送。
最后，驱动程序通过 DMA ，从发包队列中读出网络帧，并通过物理网卡把它发送出去。
多台服务器通过网卡、交换机、路由器等网络设备连接到一起，构成了相互连接的网络。由于网络设备的异构性和网络协议的复杂性，国际标准化组织定义了一个七层的 OSI 网络模型，但是这个模型过于复杂，实际工作中的事实标准，是更为实用的 TCP/IP 模型。
TCP/IP 模型，把网络互联的框架，分为应用层、传输层、网络层、网络接口层等四层，这也是 Linux 网络栈最核心的构成部分。
我结合网络上查阅的资料和文章中的内容，总结了下网卡收发报文的过程，不知道是否正确：
当发送数据包时，与上述相反。链路层将数据包封装完毕后，放入网卡的DMA缓冲区，并调用系统硬中断，通知网卡从缓冲区读取并发送数据。
了解 Linux 网络的基本原理和收发流程后，你肯定迫不及待想知道，如何去观察网络的性能情况。具体而言，哪些指标可以用来衡量 Linux 的网络性能呢？
实际上，我们通常用带宽、吞吐量、延时、PPS（Packet Per Second）等指标衡量网络的性能。
除了这些指标，网络的可用性（网络能否正常通信）、并发连接数（TCP 连接数量）、丢包率（丢包百分比）、重传率（重新传输的网络包比例）等也是常用的性能指标。
分析网络问题的第一步，通常是查看网络接口的配置和状态。你可以使用 ifconfig 或者 ip 命令，来查看网络的配置。我个人更推荐使用 ip 工具，因为它提供了更丰富的功能和更易用的接口。
以网络接口 eth0 为例，你可以运行下面的两个命令，查看它的配置和状态：
你可以看到，ifconfig 和 ip 命令输出的指标基本相同，只是显示格式略微不同。比如，它们都包括了网络接口的状态标志、MTU 大小、IP、子网、MAC 地址以及网络包收发的统计信息。
第一，网络接口的状态标志。ifconfig 输出中的 RUNNING ，或 ip 输出中的 LOWER_UP ，都表示物理网络是连通的，即网卡已经连接到了交换机或者路由器中。如果你看不到它们，通常表示网线被拔掉了。
第二，MTU 的大小。MTU 默认大小是 1500，根据网络架构的不同（比如是否使用了 VXLAN 等叠加网络），你可能需要调大或者调小 MTU 的数值。
第三，网络接口的 IP 地址、子网以及 MAC 地址。这些都是保障网络功能正常工作所必需的，你需要确保配置正确。
第四，网络收发的字节数、包数、错误数以及丢包情况，特别是 TX 和 RX 部分的 errors、dropped、overruns、carrier 以及 collisions 等指标不为 0 时，通常表示出现了网络 I/O 问题。其中：
ifconfig 和 ip 只显示了网络接口收发数据包的统计信息，但在实际的性能问题中，网络协议栈中的统计信息，我们也必须关注。你可以用 netstat 或者 ss ，来查看套接字、网络栈、网络接口以及路由表的信息。
我个人更推荐，使用 ss 来查询网络的连接信息，因为它比 netstat 提供了更好的性能（速度更快）。
比如，你可以执行下面的命令，查询套接字信息：
netstat 和 ss 的输出也是类似的，都展示了套接字的状态、接收队列、发送队列、本地地址、远端地址、进程 PID 和进程名称等。
其中，接收队列（Recv-Q）和发送队列（Send-Q）需要你特别关注，它们通常应该是 0。当你发现它们不是 0 时，说明有网络包的堆积发生。当然还要注意，在不同套接字状态下，它们的含义不同。
当套接字处于连接状态（Established）时，
当套接字处于监听状态（Listening）时，
所谓全连接，是指服务器收到了客户端的 ACK，完成了 TCP 三次握手，然后就会把这个连接挪到全连接队列中。这些全连接中的套接字，还需要被 accept() 系统调用取走，服务器才可以开始真正处理客户端的请求。
与全连接队列相对应的，还有一个半连接队列。所谓半连接是指还没有完成 TCP 三次握手的连接，连接只进行了一半。服务器收到了客户端的 SYN 包后，就会把这个连接放到半连接队列中，然后再向客户端发送 SYN+ACK 包。
类似的，使用 netstat 或 ss ，也可以查看协议栈的信息：
这些协议栈的统计信息都很直观。ss 只显示已经连接、关闭、孤儿套接字等简要统计，而 netstat 则提供的是更详细的网络协议栈信息。
比如，上面 netstat 的输出示例，就展示了 TCP 协议的主动连接、被动连接、失败重试、发送和接收的分段数量等各种信息。
接下来，我们再来看看，如何查看系统当前的网络吞吐量和 PPS。在这里，我推荐使用我们的老朋友 sar，在前面的 CPU、内存和 I/O 模块中，我们已经多次用到它。
给 sar 增加 -n 参数就可以查看网络的统计信息，比如网络接口（DEV）、网络接口错误（EDEV）、TCP、UDP、ICMP 等等。执行下面的命令，你就可以得到网络接口统计信息：
这儿输出的指标比较多，我来简单解释下它们的含义。
其中，Bandwidth 可以用 ethtool 来查询，它的单位通常是 Gb/s 或者 Mb/s，不过注意这里小写字母 b ，表示比特而不是字节。我们通常提到的千兆网卡、万兆网卡等，单位也都是比特。如下你可以看到，我的 eth0 网卡就是一个千兆网卡：
其中，Bandwidth 可以用 ethtool 来查询，它的单位通常是 Gb/s 或者 Mb/s，不过注意这里小写字母 b ，表示比特而不是字节。我们通常提到的千兆网卡、万兆网卡等，单位也都是比特。如下你可以看到，我的 eth0 网卡就是一个千兆网卡：
我们通常使用带宽、吞吐量、延时等指标，来衡量网络的性能；相应的，你可以用 ifconfig、netstat、ss、sar、ping 等工具，来查看这些网络的性能指标。
小狗同学问到： 老师，您好 ss —lntp 这个 当session处于listening中 rec-q 确定是 syn的backlog吗？
A: Recv-Q为全连接队列当前使用了多少。 中文资料里这个问题讲得最明白的文章： https://mp.weixin.qq.com/s/yH3PzGEFopbpA-jw4MythQ
看了源码发现，这个地方讲的有问题.关于ss输出中listen状态套接字的Recv-Q表示全连接队列当前使用了多少,也就是全连接队列的当前长度,而Send-Q表示全连接队列的最大长度
㈦ tcp/ip协议族里面的众多协议主要是用什么语言开发的
使用C语言开发的，你可以看看TCP/IP详解第二卷，主要讲的就是源码的实现，很详细，那个是最基本的版本，还有一本linux内核源码剖析讲的也不错
㈧ linux和嵌入式linux
为什么一说嵌入式Linux就老是想到“裁剪”、“阉割”这种修饰语呢？如果你这么理解的话，说明，你对嵌入式还是存在一定的误区的，对自己知识结构的完善是不利的。。。
什么叫做嵌入式呢？虽然目前没有很标准的定义，但业界普遍认为：专门为某个应用场景而实现的计算机系统，都叫做嵌入式系统。家里的四口路由器，手机，平板电脑，甚至是PC主板（注意，我说的是主板，不是整个PC）都是嵌入式系统。也可以说，除了你用的PC，工作站，服务器以外，都可以归纳如嵌入式系统的领域。
在嵌入式系统中，有的是有操作系统的，有的是没有操作系统的。虽然单片机在嵌入式应用中仍旧占据着很重要的角色和份额，但从软件工程师的就业发展来说，带有操作系统的嵌入式系统无疑有着更广的发展空间。
嵌入式操作系统中，有各种RTOS（最有名的，莫过于VxWorks了），也有一些实时性能不错的OS（较新的2.6版及向后版本的Linux可以规划在这里），还有一些实时性能不怎么样的OS（2.4版本的Linux内核，Windows等可以划归在这里）。
所以，根据应用场景，操作系统是有可能非非非常复杂的。所以，嵌入式Linux未必是“不完整的”“阉割了重大功能的”“简单化的”Linux。。。
纠正了概念，统一了你我的认识之后，你肯定就不会再问：究竟是学“纯”Linux呢，还是学嵌入式Linux呢？这个问题是没有意义的。其实，无论是内核，还是libc库，还是各种应用程序，PC和嵌入式的知识是共同的，没有严格界限的。嵌入式Linux跟PC上Linux的区别，更多的在于驱动程序的选择，本地编译还是交叉编译，UI界面的选择等方面。它们的本质技术，是没有任何区别的。
你在嵌入式上可能需要做小量裁剪，你在PC上同样会做裁剪。这并不意味着要阉割重要功能，因为，你在PC上做的工作，同样会希望在手机、平板电脑等这些复杂的移动终端上得以实现的~~~
（如果你只是为了实现一个很简单的功能，那我还是干脆建议你不要学习、使用Linux了）~~
所以，最终的结论是：如果你能精通Linux，那无论是PC上的Linux，还是嵌入式Linux，那么你都是很精通的。嵌入式和PC只是应用场景不同而已（更多的体现在用户空间各种程序的区别）。
如果希望成为一个内核开发者：
如果你对内核感兴趣的话，可以推荐两本公认的经典书籍：《深入理解Linux内核》《LInux设备驱动程序》。这两本，是所有内核开发工作者，读1遍，10遍，100遍，仍旧会认真读下去，并尝试理解每一个字的经典中的经典。
另外，我个人推荐一本《深入Linux内核架构》。这本书是一个德国人写的，对于基础比较薄弱的，是一个很好的自学教材。
如果看起来感觉还是吃力，建议以《Linux内核设计与实现》作为起步。这本书里没有讲透彻的地方，都可以去参看上面的那三本书。这本书，如果读起来也比较吃力的话，建议看看《Linux内核0.11完全注释(赵炯)》。如果连这本书都比较吃力的话，我还真没辙了，建议先看Linux的一些科普文章了。
补充一句：看任何书，永远都无法替代自己读内核源码~~~
如果你要搞应用，那么《UNIX环境高级编程》不可不读。剩下的，就要看你搞什么应用了。
㈨ 简单的给我介绍下网络协议中的TCP协议的数据结构是怎么样的
sk_buff结构可能是linux网络代码中最重要的数据结构，它表示接收或发送数据包的包头信息。它在<include/linux/skbuff.h>中定义，并包含很多成员变量供网络代码中的各子系统使用。这个结构在linux内核的发展过程中改动过很多次，或者是增加新的选项，或者是重新组织已存在的成员变量以使得成员变量的布局更加清晰。它的成员变量可以大致分为以下几类：Layout 布局General 通用Feature-specific功能相关Management functions管理函数 这个结构被不同的网络层（MAC或者其他二层链路协议，三层的IP，四层的TCP或UDP等）使用，并且其中的成员变量在结构从一层向另一层传递时改变。L4向L3传递前会添加一个L4的头部，同样，L3向L2传递前，会添加一个L3的头部。添加头部比在不同层之间拷贝数据的效率更高。由于在缓冲区的头部添加数据意味着要修改指向缓冲区的指针，这是个复杂的操作，所以内核提供了一个函数skb_reserve（在后面的章节中描述）来完成这个功能。协议栈中的每一层在往下一层传递缓冲区前，第一件事就是调用skb_reserve在缓冲区的头部给协议头预留一定的空间。skb_reserve同样被设备驱动使用来对齐接收到包的包头。如果缓冲区向上层协议传递，旧的协议层的头部信息就没什么用了。例如，L2的头部只有在网络驱动处理L2的协议时有用，L3是不会关心它的信息的。但是，内核并没有把L2的头部从缓冲区中删除，而是把有效荷载的指针指向L3的头部，这样做，可以节省CPU时间。1. 网络参数和内核数据结构 就像你在浏览TCP/IP规范或者配置内核时所看到的一样，网络代码提供了很多有用的功能，但是这些功能并不是必须的，比如说，防火墙，多播，还有其他一些功能。大部分的功能都需要在内核数据结构中添加自己的成员变量。因此，sk_buff里面包含了很多像#ifdef这样的预编译指令。例如，在sk_buff结构的最后，你可以找到：struct sk_buff { ... ... ...#ifdef CONFIG_NET_SCHED _ _u32 tc_index;#ifdef CONFIG_NET_CLS_ACT _ _u32 tc_verd; _ _u32 tc_classid;#endif#endif}
它表明，tc_index只有在编译时定义了CONFIG_NET_SCHED符号才有效。这个符号可以通过选择特定的编译选项来定义（例如："Device Drivers Networking supportNetworking options QoS and/or fair queueing"）。这些编译选项可以由管理员通过make config来选择，或者通过一些自动安装工具来选择。前面的例子有两个嵌套的选项：CONFIG_NET_CLS_ACT（包分类器）只有在选择支持“QoS and/or fair queueing”时才能生效。顺便提一下，QoS选项不能被编译成内核模块。原因就是，内核编译之后，由某个选项所控制的数据结构是不能动态变化的。一般来说，如果某个选项会修改内核数据结构（比如说，在sk_buff
里面增加一个项tc_index），那么，包含这个选项的组件就不能被编译成内核模块。你可能经常需要查找是哪个make config编译选项或者变种定义了某个#ifdef标记，以便理解内核中包含的某段代码。在2.6内核中，最快的，查找它们之间关联关系的方法，就是查找分布在内核源代码树中的kconfig文件中是否定义了相应的符号（每个目录都有一个这样的文件）。在
2.4内核中，你需要查看Documentation/Configure.help文件。2. Layout Fields有些sk_buff成员变量的作用是方便查找或者是连接数据结构本身。内核可以把sk_buff组织成一个双向链表。当然，这个链表的结构要比常见的双向链表的结构复杂一点。就像任何一个双向链表一样，sk_buff中有两个指针next和prev，其中，next指向下一个节点，而
prev指向上一个节点。但是，这个链表还有另一个需求：每个sk_buff结构都必须能够很快找到链表头节点。为了满足这个需求，在第一个节点前面会插入另一个结构sk_buff_head，这是一个辅助节点，它的定义如下：struct sk_buff_head { struct sk_buff * next; struct sk_buff * prev; _ _u32 qlen; spinlock_t lock; }; qlen代表链表元素的个数。lock用于防止对链表的并发访问。sk_buff和sk_buff_head的前两个元素是一样的：next和prev指针。这使得它们可以放到同一个链表中，尽管sk_buff_head要比sk_buff小得多。另外，相同的函数可以同样应用于sk_buff和sk_buff_head。为了使这个数据结构更灵活，每个sk_buff结构都包含一个指向sk_buff_head的指针。这个指针的名字是list。图1会帮助你理解它们之间的关系。Figure 1. List of sk_buff elements
㈩ linux学习的步骤
教你一个快乐中学习linux的方式,就是安装Fedora系统,要自己亲手安装,然后根据教程用命令配置你的linux系统,这里为什么说让你安装fedora系统呢,就是因为此系统是命令操作为主的,能让你更好的得到锻炼,系统安装好后,你只要用这个系统进行各种操作就可以了,例如看电影 听音乐 聊QQ等等,前提是这些软件你要手动去用命令去linux源安装,在这些玩,用的过程中,你的linux知识不知不觉就提高了.遇到不会的操作就多找找教程,我觉得这个学习没有步骤,因为你在使用linux系统时,对于linux 的知识已经在不断加深了. 纯手打,比较有诚意,复制一大篇根本没意义.