大家好，這次是我第二次參加鐵人賽拉，上次參加是兩年前寫的《教練我想玩eBPF 系列》，記錄了我初學 eBPF 的學習筆記，並花了不少篇幅解說 BCC 專案的範例程式碼。時隔兩年，我又要參加這個比賽來挑戰自我。這次的鐵人賽目標是探索 Linux Kernel 的原始碼，特別是了解與網路相關系統的運作原理!
過去一年多的時間裡，我偶爾會翻閱一些 Linux 網路系統的原始碼，但始終沒有將這些內容整理成筆記，結果常常忘記已經學習過的東西。因此，我希望透過這次機會，將過去探索的內容記錄下來，以便未來查閱，也分享給有相同興趣的讀者。
Linux 的網路系統是一個非常複雜的架構，我們通常會透過一些簡化和抽象的方式來了解並操作它。例如，我們可能會把 Linux 網路系統簡單地抽象為從最底層的驅動程式開始，往上連結到 Linux 的網路堆疊，最後再到我們的應用程式。
另一種常見的比喻是將 Linux 的 bridge 模擬為一個虛擬交換機，虛擬的網路介面（例如 veth）則被看作是實體網卡，接入這個虛擬交換機。不過，這些虛擬介面和 bridge 在 Linux Kernel 內部是如何運作的？
此外，我們常用的 ip 指令非常強大，能夠用來建立介面、修改 IP、或調整路由表。那麼，具體來說，ip 指令到底是如何與 Linux kernel 互動，從而達成這些功能的呢？再如，我們經常使用的 veth 介面，通常會被描述為像是一條網路線，兩端可以接到不同的網路命名空間（Network Namespace），讓它們像兩臺獨立的電腦一樣連接起來。但實際上，所有這些仍然是在同一個Kernel內部運轉的，那麼，veth 是如何實現這種連接的呢？
還有許多類似 VXLAN 的隧道協議，我們在使用 VXLAN 時，會在 Linux 上建立一個新的介面，封包被路由到該介面後就會進行封裝並發送，外部的封包也可以透過這個介面接收並解封。那麼，這些封包在不同介面之間究竟是如何流動的？
此外，網路加速技術，如 OVS-DPDK、XDP 等技術的實現方式也值得深入探討。
在使用虛擬機時，封包如何在 Host 系統和虛擬機之間傳輸？
這些問題在我們日常使用 Linux 時經常會出現，而這次，我希望可以探索並解答這些問題，讓大家對 Linux Kernel 的網路系統有更具體的程式碼層次理解。
上圖展示了我暫定的探索範圍。我將 Linux Kernel 的程式碼依結構與模組大致劃分，並不完全按照linux kernel的命名和切割方式，主要會聚焦在底層的驅動程式、Kernel 的網路設備管理，以及應用程式如何與這些底層系統進行溝通。相較於探索 Proctocal Stack 和 Routing，我將會更關注底層網路系統的管理與運作機制。
本系列暫時沒有每天的大綱，確切能寫多少還不太確定，如果時間足夠的話，才會去聊到網路加速技術，如 OVS-DPDK、XDP還有虛擬機的部分。
不過，因為 Linux Kernel 的內容龐大，加上時間有限，介紹的內容可能不會非常完整。此外，隨著我對原始碼的進一步追蹤，可能會偶然探討其他相關領域（例如 VFS），所以這些還是會隨著時間和我看的內容動態調整。
我將使用 Linux Kernel 6.6.47 版本來進行探索。為了便於閱讀，我會對原始碼進行一定的修改與刪減，刪除一些 error handling 和非必要的分支路線，使重點更為集中。
最後，這個系列文章也是我個人學習與追蹤原始碼的紀錄。如果有任何我解釋錯誤的地方，歡迎大家勘誤。鐵人賽結束後，我可能會重新整理這些內容，並放到個人部落格進行分享， Louis Li's Blog (louisif.me)。期待大家的指教！
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