网络协议栈2：socket函数

痛定思痛。 2021-11-10 03:18 316阅读 0赞

**首先，这里会用到一个结构体，先把这个结构体整理出来**

**struct socket \{**

**\{**

**short type;**

**/\*套接字所用的流类型，可取值SOCK\_RAW,SOCK\_DGRAM,SOCK\_STREAM,SOCK\_SEQPACKET,SOCK\_PACKET，其中SOCK\_STREAM 就是通常所说的TCP协议所用\*/**

**socket\_state state;**

**/\*套接字状态，可取值SS\_FREE ，SS\_UNCONNECTED ，SS\_CONNECTING ，SS\_CONNECTED ，SS\_DISCONNECTING \*/**

**long flags;/\*一些标志信息\*/**

**struct proto\_ops \*ops;**

**/\*操作函数集指针，对应初始化pops \[ \]数组时的各个协议指针\*/**

**void \*data;**

**/\*私有数据，对于INET域，其指向sock数据结构(跟socket数据结构不同)\*/**

**struct socket \*conn;  /\* server socket connected to \*/**

**struct socket \*iconn; /\* incomplete client conn.s \*/**

**struct socket \*next;**

**/\*对于INET域，conn icon 没有用，next是把所有socket组成链表 \*/**

**struct wait\_queue \*\*wait;**

**/\*当进程对套接字的操作无法得到满足时，就在这里等待\*/**

**struct inode \*inode;**

**/\*套接字关联的I节点\*/**

**struct fasync\_struct \*fasync\_list;**

**/\*该结构用于同步文件的读写\*/**

**\}**

**在client.c中，我们是通过**

**if ((clifd = socket(AF\_INET,SOCK\_STREAM,0)) < 0)**

**语句来来创建套接字，socket函数就是创建套接字的函数，我们结合实例跟内核函数来看看套接字时如何被创建的。**

**在内核中，socket()函数被定义如下**

**1 static int sock\_socket(int family, int type, int protocol)**

**2 \{**

**3 int i, fd;**

**4 struct socket \*sock;**

**5 struct proto\_ops \*ops;**

**6**

**7 for (i = 0; i < NPROTO; ++i)**

**8 \{**

**9 if (pops\[i\] == NULL) continue;**

**10 if (pops\[i\]->family == family)**

**11 break;**

**12 \}**

**13**

**14 if (i == NPROTO)**

**15 \{**

**16 return -EINVAL;**

**17 \}**

**18**

**19 ops = pops\[i\];**

**20**

**21 if ((type != SOCK\_STREAM && type != SOCK\_DGRAM &&**

**22 type != SOCK\_SEQPACKET && type != SOCK\_RAW &&**

**23 type != SOCK\_PACKET) || protocol < 0)**

**24 return(-EINVAL);**

**25**

**26 if (!(sock = sock\_alloc()))**

**27 \{**

**28 printk("NET: sock\_socket: no more sockets\\n");**

**29 return(-ENOSR);**

**30 \}**

**31**

**32 sock->type = type;**

**33 sock->ops = ops;**

**34 if ((i = sock->ops->create(sock, protocol)) < 0)**

**35 \{**

**36 sock\_release(sock);**

**37 return(i);**

**38 \}**

**39**

**40 if ((fd = get\_fd(SOCK\_INODE(sock))) < 0)**

**41 \{**

**42 sock\_release(sock);**

**43 return(-EINVAL);**

**44 \}**

**45**

**46 return(fd);**

**47 \}**

**其中，第8行就是扫描pops \[ \]全局数据，找寻有没有匹配我们应用程序调用socket( )函数时指定的协议，通过上节的socket初始化，我们知道pops \[ \] 数组中的某项被**

**static struct proto\_ops inet\_proto\_ops = \{  
AF\_INET,**

**inet\_create,**

**。。。。。。**

**\}**

**的地址所填充的，即有pops \[ \]->family=** **AF\_INET，结合应用程序的socket调用socket(AF\_INET,SOCK\_STREAM,0)所指定的family为AF\_INET，第10行是得到满足，因此跳出循环。**

**第26行调用****sock = sock\_alloc()在内存的I节点表（不是磁盘I节点）上找到一个空闲的I节点，并把这个I节点设置成网络I节点，填充I节点的相关属性后，把I节点中的socket地址返回给sock变量，即sock套接字跟I节点在此时关联起来了，能找到sock，就能找到sock对应的I节点，而知道I节点也能找到对应的套接字。**

**32,33行设置了套接字的类型，和它所属的协议。34行就是利用套接字所属的协议的create函数来创建套接字的。**

**40行则是通过fd = get\_fd(SOCK\_INODE(sock)调用get\_fd()来找到当前进程中一个空闲的文件句柄，并把这个文件句柄跟sock中的I节点关联起来，之后把文件句柄返回给调用函数。因为I节点跟sock是关联起来，而I节点是跟文件句柄关联的，因此sock跟文件句柄也是关联在一起的，只要找到文件句柄，就能找到I节点，也就能找到sock了。**

**34行中的create是如何被赋值并被调用的呢。由19,33行我们看到，ops实质就是初始化socket时pops \[ \]数组所被指向的数组的地址，也就是数组**

**static struct proto\_ops inet\_proto\_ops = \{  
AF\_INET,**

**inet\_create,**

**。。。。。。**

**\}**

**的地址，因此，34行的create函数，就是inet\_create函数，即**

**static int inet\_create(struct socket \*sock, int protocol)**

**由于函数比较长，就不贴出来了，其大致的功能是**

**创建套接字对应的sock结构体(注意，是sock，而不是socket，这两个结构体是有区别的，而且核心的结构体是sock)，并初始化sock结构体，并把sock结构体跟socket结构体关联起来，在结构体socket中有一个**

**void \*data;**

**成员，就是用来记录现在创建的sock结构体的首地址的，而sock结构体中也将会有一个成员，用于记录sock结构体对应的socket套接字，这样，sock结构体和socket套接字又被关联起来了。**

**到此，socket套接字的建立就算完成了，总结起来，所谓的建立套接字，实际上就是调用socket系统调用，创建了socket结构体，sock结构体，同时两个结构体相互关联，并把对应的协议的操作集关联到socket结构体上，再把socket结构体跟I节点关联，I节点又跟文件句柄关联，这样的层层关联，应该层就可以通过常用的文件句柄来得到一个套接字了。**

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