深入理解TCP/IP协议的实现之bind（基于linux1.2.13）
- 2020 年 3 月 12 日
- 筆記
按照socket网络编程的顺序，我们这一篇来分析bind函数。我们通过socket函数拿到了一个socket结构体。bind函数的逻辑其实比较简单，他就是给socket结构体绑定一个地址，简单来说，就是给他的某些字段赋值。talk is cheap。show me the code。
static int sock_bind(int fd, struct sockaddr *umyaddr, int addrlen) { struct socket *sock; int i; char address[MAX_SOCK_ADDR]; int err; // 通过文件描述符找到对应的socket if (!(sock = sockfd_lookup(fd, NULL))) return(-ENOTSOCK); if((err=move_addr_to_kernel(umyaddr,addrlen,address))<0) return err; if ((i = sock->ops->bind(sock, (struct sockaddr *)address, addrlen)) < 0) { return(i); } return(0); }
主要是两个函数，我们一个个来。
1 sockfd_lookup
通过之前一些文章的分析，我们应该数socket和文件的内存布局比较熟悉了。下面的代码不难理解。就是根据文件描述符从pcb中找到inode节点。因为inode节点里保存了socket结构体，所以最后返回fd对应的socke结构体就行。
// 通过fd找到file结构体，从而找到inode节点，最后找到socket结构体 static inline struct socket *sockfd_lookup(int fd, struct file **pfile) { struct file *file; struct inode *inode; if (fd < 0 || fd >= NR_OPEN || !(file = current->files->fd[fd])) return NULL; inode = file->f_inode; if (!inode || !inode->i_sock) return NULL; if (pfile) *pfile = file; return socki_lookup(inode); } // inode和socket互相引用 inline struct socket *socki_lookup(struct inode *inode) { return &inode->u.socket_i; }
2 sock->ops->bind 我们回顾socket那篇文章可以知道socket结构体里保存了一些列的操作函数，假设是协议簇是ipv4，那么bind函数就是inet_bind函数（省略了部分代码）。
// 给socket绑定一个地址 static int inet_bind(struct socket *sock, struct sockaddr *uaddr, int addr_len) { struct sockaddr_in *addr=(struct sockaddr_in *)uaddr; // 拿到底层的sock结构体 struct sock *sk=(struct sock *)sock->data, *sk2; unsigned short snum = 0 /* Stoopid compiler.. this IS ok */; int chk_addr_ret; // raw协议的这些数据由用户填充 if(sock->type != SOCK_RAW) { // 已经绑定了端口 if (sk->num != 0) return(-EINVAL); snum = ntohs(addr->sin_port); // 端口无效则随机获取一个非root才能使用的端口 if (snum == 0) { snum = get_new_socknum(sk->prot, 0); } // 小于1024的端口需要超级用户权限 if (snum < PROT_SOCK && !suser()) return(-EACCES); } // 判断ip chk_addr_ret = ip_chk_addr(addr->sin_addr.s_addr); // 非法地址 if (addr->sin_addr.s_addr != 0 && chk_addr_ret != IS_MYADDR && chk_addr_ret != IS_MULTICAST) return(-EADDRNOTAVAIL); /* Source address MUST be ours! */ // 记录ip if (chk_addr_ret || addr->sin_addr.s_addr == 0) sk->saddr = addr->sin_addr.s_addr; if(sock->type != SOCK_RAW) { /* Make sure we are allowed to bind here. */ cli(); // 遍历哈希表，哈希表冲突解决法是链地址法，校验绑定的端口的合法性 for(sk2 = sk->prot->sock_array[snum & (SOCK_ARRAY_SIZE -1)]; sk2 != NULL; sk2 = sk2->next) { // 端口还没有绑定过，直接校验下一个 if (sk2->num != snum) continue; // 端口已经被使用，没有设置可重用标记，比如断开连接后在2msl内是否可以重用，通过setsockopt函数设置 if (!sk->reuse) { sti(); return(-EADDRINUSE); } // 端口一样，但是ip不一样，ok，下一个 if (sk2->saddr != sk->saddr) continue; /* socket per slot ! -FB */ // 端口和ip都一样。被监听的端口不能同时被使用 if (!sk2->reuse || sk2->state==TCP_LISTEN) { sti(); return(-EADDRINUSE); } } sti(); // 保证该sk不在sock_array队列里 remove_sock(sk); // 挂载到sock_array里 put_sock(snum, sk); // tcp头中的源端口 sk->dummy_th.source = ntohs(sk->num); sk->daddr = 0; sk->dummy_th.dest = 0; } return(0); }
bind函数主要是对待绑定的ip和端口做一个校验，合法的时就记录在sock结构体中。并且把sock结构体挂载到一个全局的哈希表里。
