背景

记录网络分片相关的笔记，供参考，随性更新。。。

笔记

1、当上层发送的数据包大小超过mtu时，会进行分片(或分段)

2、通常情况下网络包分片(分段)在传输层(level 4，TCP或UDP)进行，即根据mtu大小将数据包分成mtu大小的段，然后然发送。

3、当传输层分段后，下发的数据包大小就肯定小于MTU了，此时IP层就不会再分片了。

问题：那什么情况下会在IP层分片呢？内核中有IP层分片的代码，不可能不用吧？有如下情形：

在IP层进行转发时，当下一条的mtu比较小时，此时会在IP层分片。
使用IPSEC时，此时也可能在IP层分片。
内核中的某些bug导致。案例见后面。

4、tcp是基于流的传输协议。当上层发小包时，通常会在tcp层将小包数据组合成大包，并根据mtu对包进行分段，将其切割成mtu大小的数据包；

当上层发送大包时(大于MTU)，则会直接进行分段。分段后的数据放在skb中，每个skb对应一个数据包，并链入sock结构的链表中。

5、内核中的sock对应于一个应用层的socket，每个sock包含一个skb的链表，每个skb中包含一个数据包，一个sock上发送的所有数据包逻辑上被看做放入了sock的发送缓冲区中(wmem)，当向该sock对应的socket发送数据时，数据包被放入相应的发送缓冲区中，发送缓冲区大小增加。当skb被发送出去时，相应的发送缓冲区大小减少，最少为1，因为sock创建时会将其大小置为1，只有当sock被释放，同时发送缓冲区大小为0时，该sock才能被释放。

6、skb->frag_lists用于存放IP层的分片。由于通常在传输层已经分好，所以这里通常装的是传输层分号的数据包。具体原理为：

tcp/udp进行分段后，数据包被传入IP层，IP层会从sock的skb链表中取出第一个skb，然后将剩下的所有skb依次链入skb->frag_lists中，所以sock中的skb链表到IP层后，其实就只有一个skb了，其它的数据都放入这个skb的frag_lists中了。

在这个过程中，IP层还是会检查每个skb的大小，如果大于mtu，同时第一个skb中又没有设置UFO或GSO标志时，此时则会在IP层进行分片。

但会出现这样的情况么？每个skb不是都在传输层进行过分段了吗？怎么会出现大于Mtu的情况？

是的，正常情况下，的确不会这样，但如下场景中(其实是内核的一个bug)就会出现：在开启UFO或GSO的情况下，先发送一些列的小包(比如1200，mtu为1500)，然后再发送一个大包(1600)，此时前面都没有带UFO或GSO标记，但最后一个大包却带上了UFO或GSO标记，在IP层将skb合并时，由于：

第一个skb中没有UFO或GSO标记，所以不会将大包继续下发到底层；
最后一个包大于mtu，此时IP会检查到，然后在IP层对齐进行分片。