Linux網路協議棧 socket建立（3）

五、初始化 sk

分配完成 sk 後，另乙個重要的功能就是初始化它，sk 的成員相當複雜，其主要的初始化工作是在函式 sock_init_data()中完成的：

void sock_init_data(struct socket *sock, struct sock *sk)

else

sk->sk_sleep = null;

rwlock_init(&sk->sk_dst_lock);

rwlock_init(&sk->sk_callback_lock);

sk->sk_state_change = sock_def_wakeup;

sk->sk_data_ready = sock_def_readable;

sk->sk_write_space = sock_def_write_space;

sk->sk_error_report = sock_def_error_report;

sk->sk_destruct = sock_def_destruct;

sk->sk_sndmsg_page = null;

sk->sk_sndmsg_off = 0;

sk->sk_peercred.pid = 0;

sk->sk_peercred.uid = -1;

sk->sk_peercred.gid = -1;

sk->sk_write_pending = 0;

sk->sk_rcvlowat = 1;

sk->sk_rcvtimeo = max_schedule_timeout;

sk->sk_sndtimeo = max_schedule_timeout;

sk->sk_stamp.tv_sec = -1l;

sk->sk_stamp.tv_usec = -1l;

atomic_set(&sk->sk_refcnt, 1);

}sock 結構中，有三個重要的雙向佇列，分別是 sk_receive_queue、sk_write_queue和 sk_error_queue。從它們的名字就可以看出來其作用了。佇列並非採用通用的 list_head 來維護，而是使用 skb_buffer 佇列：

struct sk_buff_head ;

這樣，佇列中指向的每乙個 skb_buffer，就是乙個資料報，分別是接收、傳送和投遞錯誤。

剩餘的就是初始化其它成員變數了。後面再來專門分析這些成員的作用。

inet_create 函式中，除了初始化 sk 成員的值，還有一部份**，是初始化乙個 inet的東東：

inet = inet_sk(sk);

inet->uc_ttl = -1;

inet->mc_loop = 1;

inet->mc_ttl = 1;

inet->mc_index = 0;

inet->mc_list = null;[/code]

inet 是乙個 struct inet_sock 結構型別，來看它的定義：

struct inet_sock

只留意它的第乙個成員就足夠了。

我們說 sock 是面向使用者態呼叫，而 sk 是面向核心驅動呼叫的，那 sk 是如何與協議棧互動的呢？對於每乙個型別的協議，為了與 sk 聯絡起來，都定義了乙個 struct ***_sock 結構，***是協議名，例如：

struct tcp_sock

struct udp_sock ;

struct raw_sock ;

很明顯，它們的結構定構是「af_inet一般屬性+自己的私有屬性」，因為它們的第乙個成員總是 inet。

呵呵，現在回頭來照一下起初在 af_inet.c 中，封裝協議註冊的時候，size成員，對於 tcp 而言：

.obj_size = sizeof(struct tcp_sock),

其它協議類似。

以 obj_size 來確定每個 slab 快取項分配的大小，所以，我們就可說，每次申請分配的，實際上是乙個 struct ***_sock 結構大小的結構。因為都是定義於上層結構的第乙個成員，可以使用強制型別轉換來使用這塊分配的記憶體空間。例如：

inet = inet_sk(sk);

static inline struct inet_sock *inet_sk(const struct sock *sk)

struct tcp_sock *tp = tcp_sk(sk);

static inline struct tcp_sock *tcp_sk(const struct sock *sk)

ok，inet_create()執行完，乙個 socket 套接字基本上就建立完畢了，剩下的就是與檔案系統掛鉤，回到最初的 sys_socket()函式中來，它在呼叫完 sock_create()後，緊接著呼叫 sock_map_fd()函式：

int sock_map_fd(struct socket *sock)

sprintf(name, "[%lu]", sock_inode(sock)->i_ino);

this.name = name;

this.len = strlen(name);

this.hash = sock_inode(sock)->i_ino;

file->f_dentry = d_alloc(sock_mnt->mnt_sb->s_root, &this);

if (!file->f_dentry)

file->f_dentry->d_op = &sockfs_dentry_operations;

d_add(file->f_dentry, sock_inode(sock));

file->f_vfsmnt = mntget(sock_mnt);

sock->file = file;

file->f_op = sock_inode(sock)->i_fop = &socket_file_ops;

file->f_mode = fmode_read | fmode_write;

file->f_flags = o_rdwr;

file->f_pos = 0; fd_install(fd, file);

} out:

return fd;

}這個函式的核心思想，在一開始，就已經分析過了。從程序的角度來講，乙個socket 套接字就是乙個特殊的，已開啟的檔案。前面分配好乙個 socket 後，這裡要做的就是將它與檔案系統拉上親戚關係。首先獲取乙個空閒的檔案描述符號和 file 結構。然後在檔案系統中分配乙個目錄項(d_alloc)，使其指向已經分配的 inode 節點(d_add)，然後把其目錄項掛在 sockfs 檔案系統的根目錄之下。並且把目錄項的指標 d_op設定成指向 sockfs_dentry_operati，這個資料結構通過函式指標提供他與檔案路徑有關的操作：

static struct dentry_operations sockfs_dentry_operations = ;

最後一步，就是將 file 結構中的 f_op 和 sock 結構中的 i_fop 都指向 socket_file_ops，它是乙個函式指標集，指向了 socket面向檔案系統的使用者態呼叫的一些介面函式：

static struct file_operations socket_file_ops = ;

ok，到這裡，整個 socket 套接字的建立工作，就宣告完成了。

寫到這裡，可以為 socket 的建立下乙個小結了：

1、所謂建立socket，對核心而言，最重要的工作就是分配 sock 與 sk；

2、 sock 面向上層系統呼叫，主要是與檔案系統互動。通過程序的 current 指標的 files，結合建立 socket時返回的檔案描符述，可以找到內核中對應的 struct file，再根據 file的 f_dentry可以找到對應的目錄項，而目錄項 struct dentry 中，有 d_inode 指標，指向與 sock 封裝在一起的 inode。sock 又與 sk指標互指，一一對應。在這串結構中，有兩個重要的函式集指標，乙個是檔案系統 struct file 中的f_op指標，它指向了，對應的使用者態呼叫的read,write等操呼叫，但不支援open，另乙個是struct socket結構，即 sock 的ops 指標，它在 inet_create()中被置為 sock->ops = answer->ops; 指向具體協議型別的 ops；例如，inet_stream_ops、inet_dgram_ops 或者是 inet_sockraw_ops 等等。它用來支援上層的 socket 的其它 api 呼叫。

3、sk 面向核心協議棧，協議棧與它的介面資料結構是 struct protoname_sock，該結構中包含了一般性的 inet 結構和自己的私有成員，struct inet_sock 的第乙個成員就是乙個 sk 指標，而分配的 sk，實際上空間大小是 struct protoname_sock，所以，這三者可以通過強制型別轉換來獲取需要的指標。

Linux網路協議棧 socket建立（3）

java 基於TCP UDP協議的Socket程式設計

SimpliciTI 網路協議棧

《探尋linux協議棧》之一 linux協議棧概述

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