Go net/dial.go 阅读笔记(二)
上一篇文章 我们大致分析了dial.go中的代码，起主要的功能就是为真正发起连接做一些准备，起到了应用层的作用（DNS解析等）。但是一个连接完整的连接还需要更深层次的网络协议来完成协作，所以我们接着上篇来分析，由于篇(懒)幅原因，只将dialTcp作为传输层的例子。。。话不多说，上代码：
func dialTCP(ctx context.Context, net string, laddr, raddr *TCPAddr) (*TCPConn, error) {
if testHookDialTCP != nil { //testHookDialTCP 是语言开发者为了测试留的钩子函数，不用管
return testHookDialTCP(ctx, net, laddr, raddr)
}
return doDialTCP(ctx, net, laddr, raddr)
}
注意现在所在文件是在
tcpsock_posix.go这部分是传输层的内容了。
来看doDialTCP:
func doDialTCP(ctx context.Context, net string, laddr, raddr *TCPAddr) (*TCPConn, error) {
fd, err := internetSocket(ctx, net, laddr, raddr, syscall.SOCK_STREAM, 0, "dial")
for i := 0; i < 2 && (laddr == nil || laddr.Port == 0) && (selfConnect(fd, err) || spuriousENOTAVAIL(err)); i++ {
if err == nil {
fd.Close()
}
fd, err = internetSocket(ctx, net, laddr, raddr, syscall.SOCK_STREAM, 0, "dial")
}
if err != nil {
return nil, err
}
return newTCPConn(fd), nil
}
参数里的ctx自然不言而喻了，是为了控制请求超时取消请求释放资源的；laddr是 local address ， raddr是指 remote address；返回值这里会得到 TCPConn。代码不长，就是调用了 internetSocket得到一个文件描述符，并用其新建一个conn返回。但这里我想多说几句，因为不难发现， internetSocket可能会被调用多次，为什么呢？
首先我们需要知道 Tcp 有一个极少使用的机制，叫simultaneous connection（同时连接）。正常的连接是：A主机 dial B主机，B主机 listen。 而同时连接则是： A 向 B dial 同时 B 向 A dial，那么 A 和 B 都不需要监听。
我们知道，当 传入 dial 函数的参数laddr==raddr时，内核会拒绝dial。但如果传入的laddr为nil，kernel 会自动选择一个本机端口，这时候有可能会使得新的laddr==raddr,这个时候，kernel不会拒绝dial，并且这个dial会成功，原因是就simultaneous connection，这可能是kernel的bug。所以会判断是否是 selfConnect或者spuriousENOTAVAIL(spurious error not avail)来判断上一次调用internetSocket返回的 err 类型，在特定的情况下重新尝试internetSocket.关于这个问题的讨论参见这里。
好了，我们接下来看看internetSocket，该函数在ipsock_posix.go文件，到了网络层的范围了。
func internetSocket(ctx context.Context, net string, laddr, raddr sockaddr, sotype, proto int, mode string) (fd *netFD, err error) {
if (runtime.GOOS == "windows" || runtime.GOOS == "openbsd" || runtime.GOOS == "nacl") && mode == "dial" && raddr.isWildcard() {
raddr = raddr.toLocal(net)
// 如果 raddr 是零地址，把它转化成当前系统对应的零地址格式(local system address 127.0.0.1 or ::1)
}
family, ipv6only := favoriteAddrFamily(net, laddr, raddr, mode)
return socket(ctx, net, family, sotype, proto, ipv6only, laddr, raddr)
}
（sotype 和 proto 是生成 socket 文件d的系统调用时用的）首先判断了运行系统的类型，favoriteAddrFamily返回了当前 dial 最合适的地址族，主要是判断应该用ipv4还是ipv6或者都用，其返回值 family 有两种可能值：AF_INET和AF_INET6，都是int类型，感兴趣的朋友可以参见这里。
让我们接着关注socket,该函数在sock_posix.go文件，意味着接下来将是更加底层的系统调用了。
// socket returns a network file descriptor that is ready for
// asynchronous I/O using the network poller.
func socket(ctx context.Context, net string, family, sotype, proto int, ipv6only bool, laddr, raddr sockaddr) (fd *netFD, err error) {
s, err := sysSocket(family, sotype, proto)
if err != nil {
return nil, err
}
if err = setDefaultSockopts(s, family, sotype, ipv6only); err != nil {
poll.CloseFunc(s)
return nil, err
}
if fd, err = newFD(s, family, sotype, net); err != nil {
poll.CloseFunc(s)
return nil, err
}
// This function makes a network file descriptor for the
// following applications:
//
// - An endpoint holder that opens a passive stream
// connection, known as a stream listener
//
// - An endpoint holder that opens a destination-unspecific
// datagram connection, known as a datagram listener
//
// - An endpoint holder that opens an active stream or a
// destination-specific datagram connection, known as a
// dialer
//
// - An endpoint holder that opens the other connection, such
// as talking to the protocol stack inside the kernel
//
// For stream and datagram listeners, they will only require
// named sockets, so we can assume that it's just a request
// from stream or datagram listeners when laddr is not nil but
// raddr is nil. Otherwise we assume it's just for dialers or
// the other connection holders.
if laddr != nil && raddr == nil {
switch sotype {
case syscall.SOCK_STREAM, syscall.SOCK_SEQPACKET:
if err := fd.listenStream(laddr, listenerBacklog); err != nil {
fd.Close()
return nil, err
}
return fd, nil
case syscall.SOCK_DGRAM:
if err := fd.listenDatagram(laddr); err != nil {
fd.Close()
return nil, err
}
return fd, nil
}
}
if err := fd.dial(ctx, laddr, raddr); err != nil {
fd.Close()
return nil, err
}
return fd, nil
}
这段代码隐含了大量细节，首先看最上面函数的注释，返回值是一个使用了network poller的异步I/O的文件描述符。前面三个 if 里，先创建了一个 socket，然后设置基本参数，再 new 一个文件描述符，其中包含了大量的系统调用和底层细节，这里先跳过。我想说的在下面。
socket 这个函数可以为一下几种应用创建一个文件描述符：
- 一个打开了 被动的、流式的 连接的终端，通常叫
stream listener - 一个打开了 没有具体目的地的、数据报格式的 连接的终端，通常叫
datagram listener - 一个打开了 主动的、有明确目的地的、数据报格式的 连接的终端，通常叫
dialer - 一个打开了其他连接的终端，比如与内核中的协议栈通信
通常可以认为当
laddr不为空但raddr为空时的 request 是来自stream or datagram listeners。否则就是来自 dialers 或者其他系统连接。
所以一个dialer和listener的区别就是 laddr， 也就是dialer在一定情况下可以当做listener，到这里就可以解释之前tcp的simultaneous connection同时连接了。
接下来调用了fd的dial函数，这里才真正通过socket开始发送连接请求。
(待续)