网络子系统初始化[3]--socket创建时初始化

 因为协议族和协议都是用户在创建socket时指定的，所以相比系统初始化和模块初始化，socket创建的过程要复杂一些。下面我们先来看一下socket的创建过程：

 

从上图(我画的是一种类似于时序图的图)中可以看出，socket的创建过程是纵向的，因为它要把几个层中的接口串在一起使用。socket初始化最多就涉及到proto接口层。

下面我们就按照调用顺序来分析socket的初始化代码。

1.系统调用接口sys_socket()[net/socket.c:1217]

sys_socket主要有两个动作：创建socket,将该socket映射到一个fd。

我们先来说一下socket映射，因为linux下一切皆文件，那么socket也不例外，那么如果要通过文件操作的系统调用来访问socket，就需要将它映射到一个fd上，sock_map_fd()[net/socket.c:400]正是做这件事的。它所做的主要工作就是生成了该socket的file->dentry->inode结构，值得注意的是它给inode->i_fop赋了socket_file_ops[net/socket.c:126]，这就是socket的文件系统接口。

socket的映射说完了，我们再回过头来看sock_create[net/socket.c:1207]，它只是调用__sock_create()[net/socket.c:1094]，这才是真正的socket创建函数，为什么要这么做呢？因为该函数不仅能通过系统调用的方式来创建socket，还能在内核里被调用来创建socket，所以内核将该函数抽象了出来。

我们来看__sock_create()的实现，这个函数并不复杂，它主要做了两项工作：首先alloc一个socket，值得注意的是该socket是和对应的inode是被分配到同一片连续内存中的，提高了socket的管理效率并减少了复杂度；然后找到该socket的协议族，如果该协议族模块没有被加载就加载它，调用该协议族的create接口。

 

2.af_family接口inet_create()[net/socket.c:265]

协议族的接口很简单，只是提供了一个create接口，在socket创建的时候进行初始化。因为我们要使用哪个协议族的哪个协议都是在socket创建时才确定的，所以协议族只需要提供一个创建的接口即可，与具体协议的绑定都是在该接口里进行的。

该函数主要初始化了两个结构体：struct sock和struct inet_sock.有意思的是这两个结构体也是指向同一片内存的,前者被包含在后者的内存区里,同样指向这片内存区的还有后面会遇到的TCP协议的inet_connection_sock和tcp_sock,UDP协议的udp_sock.这是用C语言实现的一个继承关系，很有意思，很高效。

我们现在要关注的是该函数对几套函数指针的初始化：1.socket->ops，即上图中所说的proto_ops接口;2.sock->sk_prot，即上图中所说的proto接口;3.sock->sk_data_ready等六个函数接口，这几个接口在上图中并没有，它们是在接收数据时向上发送消息的几个回调函数。

关于结构体sock和inet_sock。sock是内核网络子系统中的一个抽象结构，在所有的协议族中都被使用到，主要包含了一些和输入输出队列,计时器等和内核关系比较紧密的数据成员。而inet_sock，是af_inet协议族中公共的结构体，它的字段都是和协议相关的。这两个结构的具体数据成员在以后我们会做一个总结。

 

3.proto接口

proto接口的初始化init函数是可选的，在UDP中就没有该接口，下面我们就说一下TCP协议中的初始化函数tcp_v4_init_sock()[net/ipv4/tcp_ipv4.c:1759]。

可以看出该函数也初始化了两个结构：inet_connection_sock和tcp_sock(正如我们之前所说，它们同样位于和sock,inet_sock相邻的内存中)。

从初始化代码中我们看不出什么，要到具体使用的时候才能对这些结构体的字段进行分析，现在只需要知道他们初始化的位置就够了，在以后遇到相关字段时再回过头来查询。