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深入理解Linux网络（三）：TCP对象创建

news 来源：原创 2024/9/20 23:25:33

深入理解Linux网络（三）：TCP对象创建

TCP对象创建
- inet_create
- sock_init_data

TCP对象创建

常见的三句TCP编程：

int main()
{int sk = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);connect(sk, ...)recv(sk, ...)
}

简单的两三⾏代码，但实际上⽤户进程和内核配合做了⾮常多的⼯作。
首先⽤户进程发起创建 socket 的指令，然后切换到内核态完成了内核对象的初始化。
接着在数据包的接收上，是硬中断和 ksoftirqd 进程在进⾏处理。
当 ksoftirqd 进程处理完以后，再通知到相关的⽤户进程。
从创建 socket，到⽹络包抵达⽹卡到被接收，流程如下：
在这里插入图片描述
数据结构间的调用如下：

//file:net/socket.c
SYSCALL_DEFINE3(socket, int, family, int, type, int, protocol)
{......retval = sock_create(family, type, protocol, &sock);
}

sock_create 继续调用 __sock_create：

//file:net/socket.c
int __sock_create(struct net *net, int family, int type, int protocol,struct socket **res, int kern)
{struct socket *sock;const struct net_proto_family *pf;......//分配 socket 对象sock = sock_alloc();//获得每个协议族的操作表pf = rcu_dereference(net_families[family]);//调⽤每个协议族的创建函数， 对于 AF_INET 对应的是err = pf->create(net, sock, protocol, kern);
}

net_proto_family->create 会调用 inet_create：

//file:net/ipv4/af_inet.c
static int inet_create(struct net *net, struct socket *sock, int protocol, int kern)
{struct sock *sk;//查找对应的协议，对于TCP SOCK_STREAM 就是获取到了//static struct inet_protosw inetsw_array[] =//{// {// .type = SOCK_STREAM,// .protocol = IPPROTO_TCP,// .prot = &tcp_prot,// .ops = &inet_stream_ops,// .no_check = 0,// .flags = INET_PROTOSW_PERMANENT |// INET_PROTOSW_ICSK,// },//}list_for_each_entry_rcu(answer, &inetsw[sock->type], list){//将 inet_stream_ops 赋到 socket->ops 上sock->ops = answer->ops;//获得 tcp_protanswer_prot = answer->prot;//（1）分配 sock 对象， 并把 tcp_prot 赋到 sock->sk_prot 上sk = sk_alloc(net, PF_INET, GFP_KERNEL, answer_prot);//（2）对 sock 对象进⾏初始化sock_init_data(sock, sk);}
}

针对上面的代码：

inet_create

inet_create 中根据类型 SOCK_STREAM 查找到对于 tcp 定义的操作⽅法实现集合 inet_stream_ops 和 tcp_prot。并把它们分别设置到 socket->ops 和 sock->sk_prot 上。
在这里插入图片描述

sock_init_data

sock_init_data 中将 sock 中的 sk_data_ready 函数指针进⾏了初始化，设置为默认 sock_def_readable()。
在这里插入图片描述

//file: net/core/sock.c
void sock_init_data(struct socket *sock, struct sock *sk)
{sk->sk_data_ready = sock_def_readable;sk->sk_write_space = sock_def_write_space;sk->sk_error_report = sock_def_error_report;
}

当软中断上收到数据包时会通过调⽤ sk_data_ready 函数指针（实际被设置成了 sock_def_readable()）来唤醒在 sock 上等待的进程。
⾄此，⼀个 tcp对象（ AF_INET 协议族下 SOCK_STREAM对象）就算是创建完成了。
这⾥花费了⼀次 socket 系统调⽤的开销。