深入理解TCP/IP协议的实现之accept（基于linux1.2.13）
- 2020 年 3 月 12 日
- 筆記
我们解析分析tcp/ip协议的实现，这一篇讲一下accept，accept就是从已完成三次握手的连接队列里，摘下一个节点。我们可以了解到三次握手的实现和过程。很多同学都了解三次握手是什么，但是可能很少同学会深入思考或者看他的实现，众所周知，一个服务器启动的时候，会监听一个端口。其实就是新建了一个socket。那么如果有一个连接到来的时候，我们通过accept就能拿到这个新连接对应的socket。那么这个socket和监听的socket是不是同一个呢？其实socket分为监听型和通信型的。表面上，服务器用一个端口实现了多个连接，但是这个端口是用于监听的，底层用于和客户端通信的其实是另一个socket。所以每一个连接过来，负责监听的socket发现是一个建立连接的包（syn包），他就会生成一个新的socket与之通信（accept的时候返回的那个）。我们将会从代码中看到这个实现。 我们从accept函数开始，详细分析这个过程。
static int sock_accept(int fd, struct sockaddr *upeer_sockaddr, int *upeer_addrlen) { struct file *file; struct socket *sock, *newsock; int i; char address[MAX_SOCK_ADDR]; int len; if (fd < 0 || fd >= NR_OPEN || ((file = current->files->fd[fd]) == NULL)) return(-EBADF); // 根据文件描述符找到对应的file结构体和socket结构 if (!(sock = sockfd_lookup(fd, &file))) return(-ENOTSOCK); if (sock->state != SS_UNCONNECTED) { return(-EINVAL); } // socket没有调用过listen，报错，该标记位在listen中设置 if (!(sock->flags & SO_ACCEPTCON)) { return(-EINVAL); } // 分配一个新的socket结构体 if (!(newsock = sock_alloc())) { printk("NET: sock_accept: no more socketsn"); return(-ENOSR); /* Was: EAGAIN, but we are out of system resources! */ } newsock->type = sock->type; newsock->ops = sock->ops; // 创建一个底层的sock结构体和新的socket结构体互相关联 if ((i = sock->ops->dup(newsock, sock)) < 0) { sock_release(newsock); return(i); } // accept返回一个新的sock和socket关联 i = newsock->ops->accept(sock, newsock, file->f_flags); if ( i < 0) { sock_release(newsock); return(i); } // 返回一个新的文件描述符 if ((fd = get_fd(SOCK_INODE(newsock))) < 0) { sock_release(newsock); return(-EINVAL); } // 是否需要获取socket对应的地址 if (upeer_sockaddr) { newsock->ops->getname(newsock, (struct sockaddr *)address, &len, 1); move_addr_to_user(address,len, upeer_sockaddr, upeer_addrlen); } return(fd); }
我们一步步来分析这个函数。 1 通过fd找到对应的socket结构体，然后申请一个新的socket结构体和sock结构体，并且把他们两互相关联。这个在前面的文章分析过。 2 然后把监听的socket和准备用于通信的结构体作为参数，调用accept函数。 3 最后返回通信socket对应的文件描述符。
下面我们开始分析accept函数的真正实现。
static int inet_accept(struct socket *sock, struct socket *newsock, int flags) { struct sock *sk1, *sk2; int err; sk1 = (struct sock *) sock->data; // 返回一个新的sock结构体 sk2 = sk1->prot->accept(sk1,flags); // 互相关联 newsock->data = (void *)sk2; sk2->socket = newsock; newsock->conn = NULL; // 设置sock为已经建立连接状态 newsock->state = SS_CONNECTED; return(0); }
这个函数主要是调底层的accept函数，底层accept函数会返回一个新的sock结构体，socket和sock结构体的区别和背景在之前的文章里已经分析过。总的来说，accept函数就是申请一个新的通信socket，这个socket关联了一个新的sock结构体。下面我们看看tcp层的accept函数。
static struct sock *tcp_accept(struct sock *sk, int flags) { struct sock *newsk; struct sk_buff *skb; // 是一个listen的套接字 if (sk->state != TCP_LISTEN) { sk->err = EINVAL; return(NULL); } cli(); // 从sock的receive_queue队列摘取已建立连接的节点， while((skb = tcp_dequeue_established(sk)) == NULL) { // 没有已经建立连接的节点，但是设置了非阻塞模式，直接返回 if (flags & O_NONBLOCK) { sti(); release_sock(sk); sk->err = EAGAIN; return(NULL); } release_sock(sk); //阻塞进程，如果后续建立了连接，则进程被唤醒的时候，就会跳出while循环 interruptible_sleep_on(sk->sleep); } sti(); // 拿到一个新的sock结构，由建立连接的时候创建的 newsk = skb->sk; // 返回新的sock结构体 return(newsk); }
这个函数主要的逻辑是从监听型socket的已完成三次握手的队列里摘下一个节点。这个节点是一个sk_buff结构体，sk_buff是一个表示网络数据包的数据结构。
accept函数就分析完了。下一篇我们分析三次握手。看看accept函数摘下的这个节点是如果生成的。
