linux网络编程之socket,bind，listen，connect,accept

socket

       #include           /* See NOTES */
       #include 

       int socket(int domain, int type, int protocol);
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• domain:协议族，如AF_INET,AF_INET6等
• type:套接字类型，如SOCK_STREAM，SOCK_DGRAM 等
• protocol:协议，一般默认为0

内核创建基本过程：

1. 通过系统调用，陷入内核；
2. 调用sock_create函数，创建socket结构体类型的实例sock，并设置sock的属性。如根据AF_INET可知，需要创建的是IPV4，调用其相应的创建函数；同样，根据type来创建是面向数据包还是流式的等等；
   

socket fd是对用户提供接口，与文件描述符关联

而sock实例负责与内核协议栈进行对接。

3. 将初始化好的sock与文件描述符关联起来。从task_srruct中拿到一个未使用的fd, 创建一个新的filefile->f_op = &socket_file_ops file->private_data = sock sock->file = file;
4. 将该fd返回回去。

bind

       #include           /* See NOTES */
       #include 

       int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr,
                socklen_t addrlen);
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• socket 需要绑定地址的监听socket的文件描述符
• addr 服务端绑定的地址 IP + PORT
• addrlen 传入addr数据的长度。实际上，传入的可能是IPV4,IPV6或者本地套接字格式。bind会根据传入的不同的addrlen值，就知道是哪种类型的地址，然后去解析addr.

执行的基本流程：

1. 根据fd文件描述符找到file实例，从file实例的private_data中拿到sock实例；
2. 将sockaddr类型的实例拷贝到内核态；
3. 调用sock->ops->bind()方法，从sock->sk取得sk，调用sk->sk_port->get_port()检查端口是否冲突，是否可以绑定。如果可以绑定，则初始化本地地址和端口。

listen

       #include           /* See NOTES */
       #include 

       int listen(int sockfd, int backlog);
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• socket 表示需要监听的socket的文件描述符
• 表示已完成ESTABLISHED且未aceept的队列大小，这个参数的大小决定了可以接收的并发数目。(该参数一般不使用)
  

内核调用的基本过程：

1. 根据fd文件描述符找到file实例，从file实例的private_data中拿到sock实例；
2. 调用sock->ops->listen(),从socket中拿到sock实例sk;
3. 设置sk->sk_max_ack_backlog = backlog;
4. 创建一个存放已连接的队列，icsk_accept_queue(三次握手后的连接);
5. 最后设置sk的状态，sk_state_store(sk,TCP_LISTEN)

connect

       #include           /* See NOTES */
       #include 

       int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr,
                   socklen_t addrlen);
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• socket 表示客户端这边连接服务器时自己使用的socket，在connet前调用socket()进行创建
• addr 表示服务端监听的套接字绑定着的 IP +PORT
• addrlen addr的长度

内核调用的基本过程：

1. 根据fd文件描述符找到file实例，从file实例的private_data中拿到sock实例；
2. 调用sock->ops->onnect(),从socket中拿到sock实例sk;
3. 拿到sk是为了进行内核协议栈的操作，这里是调用sk->sk_port->connect;
4. 握手报文处理，将数据发送到网卡

accept

       #include           /* See NOTES */
       #include 

       int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);

       #define _GNU_SOURCE             /* See feature_test_macros(7) */
       #include 

       int accept4(int sockfd, struct sockaddr *addr,
                   socklen_t *addrlen, int flags);

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内核处理的基本流程：

1. 根据传入参数fd文件描述符找到file实例，从file实例的private_data中拿到sock实例；
2. 调用sock->ops->accept
3. 从socket中拿到sock实例sk
4. sk->sk_port->accept
5. 于此同时，不断ongoing已经完成三次握手队列中取出连接，如果队列为空，贼放弃CPU。否则进行下一步；
6. 创建新的socket实例new_sock，设置 new_sock->sk=sk2;new_sock->ops=sock->ops
7. 创建一个新的file实例new_file,设置new_file->private_data=new_sock,new_sock->file = new_file 进行关联；
8. 然后从task_struct中找到新的fd,与new_file进行关联。