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环境说明

  无

前言


  注意:Linux 一切皆文件

Linux 网络分层


注:Linux 网络分层,图片来自于百度图片

Linux 一个socket程序的执行流(结果就是得到一个fd,让我们能够通过fd去操作socket所创建的一个文件对象)

在用户态下:

某程序执行socket(int af, int type, int protocol)

经过系统调用层的实现

在内核态下:

会跳转到内核态执行sys_socket(),下面看其源码

SYSCALL_DEFINE3(socket, int, family, int, type, int, protocol)
{
int retval;
struct socket *sock;
int flags; /* Check the SOCK_* constants for consistency. */
BUILD_BUG_ON(SOCK_CLOEXEC != O_CLOEXEC);
BUILD_BUG_ON((SOCK_MAX | SOCK_TYPE_MASK) != SOCK_TYPE_MASK);
BUILD_BUG_ON(SOCK_CLOEXEC & SOCK_TYPE_MASK);
BUILD_BUG_ON(SOCK_NONBLOCK & SOCK_TYPE_MASK); flags = type & ~SOCK_TYPE_MASK;
if (flags & ~(SOCK_CLOEXEC | SOCK_NONBLOCK))
return -EINVAL;
type &= SOCK_TYPE_MASK; if (SOCK_NONBLOCK != O_NONBLOCK && (flags & SOCK_NONBLOCK))
flags = (flags & ~SOCK_NONBLOCK) | O_NONBLOCK; retval = sock_create(family, type, protocol, &sock);
if (retval < 0)
goto out; retval = sock_map_fd(sock, flags & (O_CLOEXEC | O_NONBLOCK));
if (retval < 0)
goto out_release; out:
/* It may be already another descriptor 8) Not kernel problem. */
return retval; out_release:
sock_release(sock);
return retval;
}

这里我们注意:函数里面执行了两个函数来完成socket的功能

  • sock_create()//创建一个socket
  • sock_map_fd()//获得一个标号,并返回这个fd

sock_create()源代码:

static int inet_create(struct net *net, struct socket *sock, int protocol)
{
struct sock *sk;
struct inet_protosw *answer;
struct inet_sock *inet;
struct proto *answer_prot;
unsigned char answer_flags;
char answer_no_check;
int try_loading_module = 0;
int err; if (unlikely(!inet_ehash_secret))
if (sock->type != SOCK_RAW && sock->type != SOCK_DGRAM)
build_ehash_secret(); sock->state = SS_UNCONNECTED; /* Look for the requested type/protocol pair. */
lookup_protocol:
err = -ESOCKTNOSUPPORT;
rcu_read_lock(); list_for_each_entry_rcu(answer, &inetsw[sock->type], list) { err = 0;
/* Check the non-wild match. */
if (protocol == answer->protocol) {
if (protocol != IPPROTO_IP)
break;
} else {
/* Check for the two wild cases. */
if (IPPROTO_IP == protocol) {
protocol = answer->protocol;
break;
}
if (IPPROTO_IP == answer->protocol)
break;
}
err = -EPROTONOSUPPORT;
} if (unlikely(err)) {
if (try_loading_module < 2) {
rcu_read_unlock();
/*
* Be more specific, e.g. net-pf-2-proto-132-type-1
* (net-pf-PF_INET-proto-IPPROTO_SCTP-type-SOCK_STREAM)
*/
if (++try_loading_module == 1)
request_module("net-pf-%d-proto-%d-type-%d",
PF_INET, protocol, sock->type);
/*
* Fall back to generic, e.g. net-pf-2-proto-132
* (net-pf-PF_INET-proto-IPPROTO_SCTP)
*/
else
request_module("net-pf-%d-proto-%d",
PF_INET, protocol);
goto lookup_protocol;
} else
goto out_rcu_unlock;
} err = -EPERM; if (answer->capability > 0 && !capable(answer->capability))
goto out_rcu_unlock; err = -EAFNOSUPPORT; if (!inet_netns_ok(net, protocol))
goto out_rcu_unlock; sock->ops = answer->ops; answer_prot = answer->prot;
answer_no_check = answer->no_check;
answer_flags = answer->flags;
rcu_read_unlock(); WARN_ON(answer_prot->slab == NULL); err = -ENOBUFS; sk = sk_alloc(net, PF_INET, GFP_KERNEL, answer_prot);
if (sk == NULL)
goto out; err = 0; sk->sk_no_check = answer_no_check;
if (INET_PROTOSW_REUSE & answer_flags)
sk->sk_reuse = 1; inet = inet_sk(sk); inet->is_icsk = (INET_PROTOSW_ICSK & answer_flags) != 0; if (SOCK_RAW == sock->type) {
inet->num = protocol;
if (IPPROTO_RAW == protocol)
inet->hdrincl = 1;
} if (ipv4_config.no_pmtu_disc)
inet->pmtudisc = IP_PMTUDISC_DONT;
else
inet->pmtudisc = IP_PMTUDISC_WANT; inet->id = 0; sock_init_data(sock, sk); sk->sk_destruct = inet_sock_destruct;
sk->sk_protocol = protocol; sk->sk_backlog_rcv = sk->sk_prot->backlog_rcv; inet->uc_ttl = -1;
inet->mc_loop = 1;
inet->mc_ttl = 1;
inet->mc_all = 1;
inet->mc_index = 0;
inet->mc_list = NULL; sk_refcnt_debug_inc(sk); if (inet->num) {
/* It assumes that any protocol which allows
* the user to assign a number at socket
* creation time automatically
* shares.
*/
inet->sport = htons(inet->num);
/* Add to protocol hash chains. */
sk->sk_prot->hash(sk);
} if (sk->sk_prot->init) { err = sk->sk_prot->init(sk);
if (err)
sk_common_release(sk);
}
out:
return err;
out_rcu_unlock:
rcu_read_unlock();
goto out;
} static const struct net_proto_family inet_family_ops = {
.family = PF_INET,
.create = inet_create,
.owner = THIS_MODULE,
};

这里我们只注意:

  • sock_alloc()//创建一个inode(给文件系统管理),创建一个socket()对象
  • pf->create()//若是tcp,则是inet_family_ops中create的值

sock_map_fd()的执行:

  • sock_alloc_fd()//获得一个可用的fd
  • sock_attach_fd()//把fd,file结构体,socket实例连接起来
  • fd_install()//fd添加到pcb

后记


对流程的整理:

socket()

  • sys_socket()
  • sock_create()//创建一个socket
  • sock_alloc()//创建一个inode(给文件系统管理),创建一个socket()对象
  • pf->create()//若是tcp,则是inet_family_ops中create的值
  • sock_map_fd()//获得一个标号,并返回这个fd

参考文献


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