网络子系统初始化[1]--系统启动时初始化

网络启动初始化函数入口为net/socket.c:2200:socket_init()

static int __init sock_init(void)
{
        /*
         *      Initialize sock SLAB cache.
         */
        sk_init();
        /*
         *      Initialize skbuff SLAB cache
         */
        skb_init();
        /*
         *      Initialize the protocols module.
         */
        init_inodecache();
        register_filesystem(&sock_fs_type);
        sock_mnt = kern_mount(&sock_fs_type);
        /* The real protocol initialization is performed in later initcalls.
         */
#ifdef CONFIG_NETFILTER
        netfilter_init();
#endif
        return 0;
}

sock_init()函数结构很简单，实现的功能也非常简单，下面逐个进行解析：

1.sk_init()

void __init sk_init(void)
{
        if (num_physpages <= 4096) {
                sysctl_wmem_max = 32767;
                sysctl_rmem_max = 32767;
                sysctl_wmem_default = 32767;
                sysctl_rmem_default = 32767;
        } else if (num_physpages >= 131072) {
                sysctl_wmem_max = 131071;
                sysctl_rmem_max = 131071;
        }
}

该函数初始化了两个极值：sysctl_wmem_max和sysctl_rmem_max。这两个值就是来控制我们执行setsockopt系统调用时对SNDBUF和RCVBUF设置的最大值。和该函数被调用时所说的“Initialize sock SLAB cache.”的描述有些不符。

2.skb_init()。该函数只是申请了两个struct sk_buff的slab，sk_buff是linux网络实现中最重要的结构体之一，在网络协议的各层都被使用到，用来存储数据。

3.init_inodecache()。为将来要创建的所有的socket申请一个slab。

4.register_filesystem()，kern_mount()。
注册了一个socket的pseudo文件系统，并进行挂载，该文件系统不能在用户空间mount。那该文件系统的作用何在呢？我们知道在linux系统上一切皆文件，那socket当然也不能例外。既然是文件，就要有inode；既然有inode，就要有super_block；既然有super_block，就要有file_system_type，就要注册文件系统。
在这里注册的是一个伪文件系统[net/socket.c:304:sock_fs_type]，这个file_system_type主要提供了一个sockfs_get_sb()函数，获取sock_fs的super_block。
sockfs的super_block主要提供了一个sock_alloc_inode()，这个函数是用来获取sockfs的inode。因为一个socket和一个inode相对应，为了简化实现和提高访问速度，内核里的实现是将socket和inode分配在同一片连续的内存区，通过宏SOCKET_I()[include/net/sock.h:783]和SOCK_INODE()[include/net/sock.h:788]来在这两个结构体间进行切换，通过sock_alloc()[net/socket.c:481]来申请一个socket

至此，socket系统初始化阶段完成。

下面说一些题外话，关于socket初始化时所用到的这两个文件系统的接口。
register_filesystem(),该函数主要维护了系统中的一个单链表：file_systems[fs/filesystems.c:32]。新来的文件系统不停的加到前一个文件系统的->next上。每一个文件系统类型在系统中只注册一次，这是一个文件系统的总入口，该接口主要提供了一个接口：get_sb()，用来在文件系统被mount时获取super_block和vfsmount。

另外，这个这个函数还有一个特点就是没有被显示的调用，那它是在什么时候运行的呢？经观察发现，返回值类型声明后跟有一个__init，另外在函数的下方还有这样一个声明：

2231 core_initcall(sock_init);       /* early initcall */

这另我们想起了module_init()，实际上他们的实现类似，他们的作用都是将初始化函数的地址放到系统的某一块内存中，在启动的时候逐个调用，那么到底是谁调用的呢？这就要使用强大的调试工具gdb来给我们解释了，在此处设置断点，执行bt可以发现

 

#0  sock_init () at /usr/src/linux-2.6.29.i586/net/socket.c:2206
#1  0xc10013bb in do_one_initcall (fn=0xc1b3c442 <sock_init>) at /usr/src/linux-2.6.29.i586/init/main.c:722
#2  0xc1b01b0c in do_initcalls () at /usr/src/linux-2.6.29.i586/init/main.c:762
#3  0xc1b01b3c in do_basic_setup () at /usr/src/linux-2.6.29.i586/init/main.c:782
#4  0xc1b01bd9 in kernel_init (unused=0x0) at /usr/src/linux-2.6.29.i586/init/main.c:874
#5  0xc1005e4b in kernel_thread_helper () at /usr/src/linux-2.6.29.i586/arch/x86/kernel/entry_32.S:846
#6  0x00000000 in ?? ()

将来研究系统启动过程启动的时候可以跟踪一下。