Socket层实现系列 — getsockname()和getpeername()的实现

本文主要介绍了getsockname()和getpeername()的内核实现。

内核版本：3.6

Author：zhangskd @ csdn blog

应用层

int getsockname(int s, struct sockaddr *name, socklen_t *namelen);

Get the current name for the specified socket.

获取本地套接口的名字，包括它的IP和端口。

int getpeername(int s, struct sockaddr *name, socklen_t *namelen);

Get the name of connected peer socket.

获取远程套接口的名字，包括它的IP和端口。

getsockname()在指定的套接口绑定地址和端口后才能调用，即服务器在bind()后可调用，

客户端在bind()或connect()之后可调用。getpeername()在连接建立之后才可调用。

系统调用

getsockname()和getpeername()是由glibc提供的，声明位于include/sys/socket.h中，实现位于

sysdeps/mach/hurd/getsockname.c和sysdeps/mach/hurd/getpeername.c中。它们主要是用于从用户空间

进入名为sys_socketcall的系统调用，并传递参数。sys_socketcall()实际上是所有socket函数进入内核空间

的共同入口。

在sys_socketcall()中会调用sys_getsockname()和sys_getpeername()。

SYSCALL_DEFINE2(socketcall, int, call, unsigned long __user *, args)
{
    ...
    switch(call) {
        case SYS_GETSOCKNAME:
            err = sys_getsockname(a0, (struct sockaddr __user *)a1, (int __user *)a[2]);
            break;

        case SYS_GETPEERNAME:
            err = sys_getpeername(a0, (struct sockaddr __user *)a1, (int __user *)a[2]);
            break;
        ...
    }
    return err;
}

经过了Socket层的总入口sys_socketcall()，现在进入sys_getsockname()。

/* Get the local address ('name') of a socket object.
 * Move the obtained name to user space.
 */
SYSCALL_DEFINE3(getsockname, int, fd, struct sockaddr __user *, usockaddr, int __user *, usockaddr_len)
{
    struct socket *sock;
    struct sockaddr_storage address;
    int len, err, fput_needed;

    /* 通过文件描述符fd，找到对应的socket。
     * 以fd为索引从当前进程的文件描述符表files_struct中找到对应的file实例，
     * 然后从file实例的private_data成员中获取socket实例。
     */
    sock = sockfd_lookup_light(fd, &err, &fput_needed);
    if (! sock)
        goto out;

    err = security_socket_getsockname(sock); /* SELinux相关 */
    if (err)
        goto out_put;

    /* SOCKET层的操作函数，如果是SOCK_STREAM，proto_ops为inet_stream_ops，
     * 接下来调用inet_getname()。
     */
    err = sock->ops->getname(sock, (struct sockaddr *)&address, &len, 0);
    if (err)
        goto out_put;

    /* 把内核空间的socket地址复制到用户空间 */
    err = move_addr_to_user(&address, len, usockaddr, usockaddr_len);

out_put:
    fput_light(sock->file, fput_needed);
out:
    return err;
}

static int move_addr_to_user(struct sockaddr_storage *kaddr, int klen, void __user *uaddr, int __user *ulen)
{
    int err;
    int len;

    /* 把用户空间的地址长度保存到len */
    err = get_user(len, ulen);
    if (err)
        return err;

    if (len > klen)
        len = klen;

    if (len < 0 || len > sizeof(struct sockaddr_storage))
        return -EINVAL;

    if (len) {
        if (audit_sockaddr(klen, kaddr))
            return -ENOMEM;

        if (copy_to_user(uaddr, kaddr, len)) /* 拷贝到用户空间 */
            return -EFAULT;
    }

    return __put_user(klen, ulen); /* 保存socket地址长度到用户空间 */
}

sys_getpeername()和sys_getsockname()差不多。

/* Get the remote address ('name') of a socket object.
 * Move the obtained name to user space.
 */
SYSCALL_DEFINE3(getpeername, int, fd, struct sockaddr __user *, usockaddr, int __user *, usockaddr_len)
{
    struct socket *sock;
    struct sockaddr_storage address;
    int len, err, fput_needed;

    /* 通过文件描述符fd，找到对应的socket。
     * 以fd为索引从当前进程的文件描述符表files_struct中找到对应的file实例，
     * 然后从file实例的private_data成员中获取socket实例。
     */
    sock = sockfd_lookup_light(fd, &err, &fput_needed);

    if (sock != NULL) {
        err = security_socket_getpeername(sock);
        if (err) {
            fput_light(sock->file, fput_needed);
            return err;
        }

        /* SOCKET层的操作函数，如果是SOCK_STREAM，proto_ops为inet_stream_ops，
         * 接下来调用inet_getname()。
         */
        err = sock->ops->getname(sock, (struct sockaddr *)&address, &len, 1);

        if (! err)    /* 把内核空间的socket地址复制到用户空间 */
            err = move_addr_to_user(&address, len, usockaddr, usockaddr_len);

        fput_light(sock->file, fput_needed);
    }
    return err;
}

Socket层

SOCK_STREAM套接口的socket层操作函数集实例为inet_stream_ops。

getsockname()和getpeername()的socket层操作函数为inet_getname()。

const struct proto_ops inet_stream_ops = {
    .family = PF_INET,
    .owner = THIS_MODULE,
    ...
    .getname = inet_getname,
    ...
};

如果是getsockname()，则peer为0。是getpeername()，则peer为1。

/* This does both peername and sockname. */
int inet_getname(struct socket *sock, struct sockaddr *uaddr, int *uaddr_len, int peer)
{
    struct sock *sk = sock->sk;
    struct inet_sock *inet = inet_sk(sk);
    DECLARE_SOCKADDR(struct sockaddr_in *, sin, uaddr);

    sin->sin_family = AF_INET;
    if (peer) { /* 如果是getpeername，要求连接已经建立 */
        if (! inet->inet_dport || (((1 << sk->sk_state) & (TCPF_CLOSE | TCPF_SYN_SENT)) &&
            peer == 1))
            return -ENOTCONN; /* Transport endpoint is not connected */

        sin->sin_port = inet->inet_dport; /* 获取对端端口 */
        sin->sin_addr.s_addr = inet->inet_daddr; /* 获取对端IP */

    } else {
        __be32 addr = inet->inet_rcv_saddr;
        if (! addr)
            addr = inet->inet_saddr;

        sin->sin_port = inet->inet_sport; /* 获取本端端口 */
        sin->sin_addr.s_addr = addr; /* 获取本端IP */
    }

    memset(sin->sin_zero, 0, sizeof(sin->sin_zero));
    *uaddr_len = sizeof(*sin);
    return 0;
}

#define DECLARE_SOCKADDR(type, dst, src) \
    type dst = ({ __sockaddr_check_size(sizeof(*dst)); (type) src; })

#define __sockaddr_check_size(size) \
    BUILD_BUG_ON(((size) > sizeof(struct __kernel_sockaddr_storage)))