继前篇介绍完sendto 数据发送函数 后,这里介绍数据接收函数 recvfrom。
一、应用层——recvfrom 函数
对于这个函数有必要分析一下,先看看这个dup例子。服务器端中调用recvfrom函数,并未指定发送端(客户端)的地址,换句话说这个函数是一个被动函数,有点类似于tcp协议中服务器listen 之后阻塞,等待客户端connect。这里则是服务器端recvfrom后,等待客户端sendto,服务器端recvfrom接收到客户端的数据包,也顺便知道了发送端的地址,于是将其填充到recvfrom的最后两个参数中,这样服务器端就获得了客户端的地址,然后服务器端就可sendto数据给客户端。(TCP同理)
想想也是,服务器怎么可能实现知道全球这么多客户的地址呢?但服务器采用的是大家广为人知的地址,比如你访问谷歌搜索,你知道谷歌的网址,但谷歌事先肯定不知道它众多访问者的地址,所以是客户端先主动访问,发送数据之后,谷歌才知道该客户端的地址,然后返回访问信息。
#include <sys/socket.h> ssize_t recvfrom(int sockfd, const void *buff, size_t nbytes, int flags, const struct sockaddr *from, socklen_t *addrlen); //若成功返回读到的字节数,否则返回-1 /*参数解析。这里sockfd是接收,from那边是发送 前面三个参数分别表示:套接字描述符,指向写出缓冲区的指针和写字节数。 与sendto不同是后面的参数,recvfrom的最后两个参数类似于accept的最后两个参数,返回时其中套接字地址结构的内容告诉我们是谁发送了数据报 */二、BSD Socket 层——sock_recvfrom 函数
/* * Receive a frame from the socket and optionally record the address of the * sender. We verify the buffers are writable and if needed move the * sender address from kernel to user space. */ //从指定的远端地址接收数据,主要用于UDP协议 //从addr指定的源端接收len大小的数据,然后缓存到buff缓冲区 //该函数还要返回远端地址信息,存放在addr指定的地址结构中 static int sock_recvfrom(int fd, void * buff, int len, unsigned flags, struct sockaddr *addr, int *addr_len) { struct socket *sock; struct file *file; char address[MAX_SOCK_ADDR]; int err; int alen; //参数有效性检查 if (fd < 0 || fd >= NR_OPEN || ((file = current->files->fd[fd]) == NULL)) return(-EBADF); //通过文件描述符找到对应socket结构 if (!(sock = sockfd_lookup(fd, NULL))) return(-ENOTSOCK); if(len<0) return -EINVAL; if(len==0) return 0; //检查缓冲区域是否可写 err=verify_area(VERIFY_WRITE,buff,len); if(err) return err; //调用下层函数inet_recvfrom len=sock->ops->recvfrom(sock, buff, len, (file->f_flags & O_NONBLOCK), flags, (struct sockaddr *)address, &alen); if(len<0) return len; //对比可知,这里是sock_recvfrom相比sock_sendto多出来的一部分 //它的作用便是将发送端(客户端)的地址信息填充到addr中,就是获取客户端的地址信息 if(addr!=NULL && (err=move_addr_to_user(address,alen, addr, addr_len))<0) return err; return len; }三、INET Socket 层——inet_recvfrom 函数
/* * The assorted BSD I/O operations */ //其功能与inet_sendto函数类似 static int inet_recvfrom(struct socket *sock, void *ubuf, int size, int noblock, unsigned flags, struct sockaddr *sin, int *addr_len ) { //获取对应sock结构 struct sock *sk = (struct sock *) sock->data; if (sk->prot->recvfrom == NULL) return(-EOPNOTSUPP); if(sk->err) return inet_error(sk); /* We may need to bind the socket. */ //检查是否绑定了端口,没有的话就自动绑定一个,就服务器端而言,肯定是有的 if(inet_autobind(sk)!=0) return(-EAGAIN); //调用下层udp_recvfrom函数 return(sk->prot->recvfrom(sk, (unsigned char *) ubuf, size, noblock, flags, (struct sockaddr_in*)sin, addr_len)); }
四、传输层——udp_recvfrom 函数
/* * This should be easy, if there is something there we\ * return it, otherwise we block. */ //接收数据包,并返回对端地址(如果需要的话) int udp_recvfrom(struct sock *sk, unsigned char *to, int len, int noblock, unsigned flags, struct sockaddr_in *sin, int *addr_len) { int copied = 0; int truesize; struct sk_buff *skb; int er; /* * Check any passed addresses */ if (addr_len) *addr_len=sizeof(*sin); /* * From here the generic datagram does a lot of the work. Come * the finished NET3, it will do _ALL_ the work! */ //从接收队列中获取数据包 skb=skb_recv_datagram(sk,flags,noblock,&er); if(skb==NULL) return er; //数据包数据部分(数据报)长度 truesize = skb->len; //读取长度检查设置,udp是面向报文的,其接收到的每个数据包都是独立的 //如果用户要求读取的小于可读取的,那么剩下的将被丢弃(本版本协议栈就是这么干的) copied = min(len, truesize); /* * FIXME : should use udp header size info value */ //拷贝skb数据包中的数据负载到to缓冲区中 //这里就是数据转移的地方,将数据从数据包中转移出来到缓存区 skb_copy_datagram(skb,sizeof(struct udphdr),to,copied); sk->stamp=skb->stamp;//记录时间 /* Copy the address. */ //如果要求返回远端地址的话,这里就是拷贝远端地址信息了,含端口号和ip地址 if (sin) { sin->sin_family = AF_INET;//地址族 sin->sin_port = skb->h.uh->source;//端口号 sin->sin_addr.s_addr = skb->daddr;//ip地址,这里是目的ip地址,有点困惑? } //释放该数据包 skb_free_datagram(skb); release_sock(sk); return(truesize);//返回读取(接收)到的数据的大小 }上面在数据处理方面,调用了三个数据报文处理函数(net\inet\Datagram.c):skb_recv_datagram()、skb_copy_datagram()、skb_free_datagram()
skb_recv_datagram()
/* * Get a datagram skbuff, understands the peeking, nonblocking wakeups and possible * races. This replaces identical code in packet,raw and udp, as well as the yet to * be released IPX support. It also finally fixes the long standing peek and read * race for datagram sockets. If you alter this routine remember it must be * re-entrant. */ //从接收队列中获取数据包 //需要注意的是,这些函数(非udp.c文件下)或没有明确指明只与udp协议相关的函数则都是通用的 //在tcp和udp协议下都可被调用 struct sk_buff *skb_recv_datagram(struct sock *sk, unsigned flags, int noblock, int *err) { struct sk_buff *skb; unsigned long intflags; /* Socket is inuse - so the timer doesn't attack it */ save_flags(intflags); restart: sk->inuse = 1;//加锁 //检查套接字接收队列中是否有数据包 //如果没有,则睡眠等待,在睡眠等待之前必须检查等待的必要性 while(skb_peek(&sk->receive_queue) == NULL) /* No data */ { /* If we are shutdown then no more data is going to appear. We are done */ //检查套接字是否已经被关闭接收通道,已经关闭通道了就没必要盲目等待了 if (sk->shutdown & RCV_SHUTDOWN) { release_sock(sk);//对于udp无用,因为udp没有采用back_log暂存队列 *err=0; return NULL; } //发生错误,则需要首先处理错误,返回 if(sk->err) { release_sock(sk); *err=-sk->err; sk->err=0; return NULL; } /* Sequenced packets can come disconnected. If so we report the problem */ //状态检查,如果不符合则置错误标志并返回 if(sk->type==SOCK_SEQPACKET && sk->state!=TCP_ESTABLISHED) { release_sock(sk); *err=-ENOTCONN; return NULL; } /* User doesn't want to wait */ //不阻塞,即调用者要求不进行睡眠等待,则直接返回 if (noblock) { release_sock(sk); *err=-EAGAIN; return NULL; } //系列篇前面介绍过该函数的一个主要功能是重新接收back_log缓存队列中的数据包 //由于udp协议不会使用back_log队列(用于tcp超时重发),所以该函数不会对套接字接收队列造成影响 release_sock(sk); /* Interrupts off so that no packet arrives before we begin sleeping. Otherwise we might miss our wake up */ cli(); //经过前面的一系列检查,这里再次判断是否队列中没有数据包 //因为很有可能在上面检查过程中,有数据包到达 if (skb_peek(&sk->receive_queue) == NULL) { interruptible_sleep_on(sk->sleep);//进入睡眠等待 /* Signals may need a restart of the syscall */ if (current->signal & ~current->blocked) { restore_flags(intflags);; *err=-ERESTARTSYS; return(NULL); } if(sk->err != 0) /* Error while waiting for packet eg an icmp sent earlier by the peer has finally turned up now */ { *err = -sk->err; sk->err=0; restore_flags(intflags); return NULL; } } sk->inuse = 1;//该套接字目前正在被本进程使用,不能被其余场所使用 restore_flags(intflags);//恢复现场 }//end while /* Again only user level code calls this function, so nothing interrupt level will suddenly eat the receive_queue */ //如果接收队列中存在数据包 //处理正常读取的情况 if (!(flags & MSG_PEEK)) { skb=skb_dequeue(&sk->receive_queue);//从队列中获取数据包 if(skb!=NULL) skb->users++;//使用该数据包的模块数+1 else goto restart; /* Avoid race if someone beats us to the data */ } //如果设置了MSG_PEEK标志,允许查看已可读取的数据 //处理预先读取的情况 else { cli(); skb=skb_peek(&sk->receive_queue); if(skb!=NULL) skb->users++; restore_flags(intflags); if(skb==NULL) /* shouldn't happen but .. */ *err=-EAGAIN; } return skb;//返回该数据包 }skb_copy_datagram()
//将内核缓冲区中数据复制到用户缓冲区 //拷贝size大小skb数据包中的数据负载(由offset偏移定位)到to缓冲区中 void skb_copy_datagram(struct sk_buff *skb, int offset, char *to, int size) { /* We will know all about the fraglist options to allow >4K receives but not this release */ //函数原型:memcpy_tofs(to,from,n) :功能一目了然 memcpy_tofs(to,skb->h.raw+offset,size); }skb_free_datagram()
//释放一个数据包 //先判断该数据包是否还有其余模块使用,再判断该数据包是否还处于系统的某个队列中, //换句话说,这两个判断的目的就是看该数据包是否还有用,没有用了就释放 void skb_free_datagram(struct sk_buff *skb) { unsigned long flags; save_flags(flags);//保存现场 cli(); skb->users--;//使用该数据包的模块数-1 if(skb->users>0)//如果还有模块使用该数据包,则直接返回 { restore_flags(flags); return; } /* See if it needs destroying */ //如果没有其余模块使用该数据包,表示这是一个游离的数据包 //下面检查数据包是否仍处于系统某个队列中,如果还处于某个队列中则不可进行释放 if(!skb->next && !skb->prev) /* Been dequeued by someone - ie it's read */ kfree_skb(skb,FREE_READ);//否则释放该数据包所占用的内存空间 restore_flags(flags);//恢复现场 }对比数据包的发送与接收,发送过程就是把数据从缓冲区拷贝到数据包的数据部分,由于需要经过协议栈,所以对于数据部分区域还需要进行数据封装,添加各层的协议头。对于数据包的接收,由于本来已经处于传输层了,不需要进行数据包的解封装,直接获取套接字接收队列中的数据包(如果有),然后再将数据包中的数据部分拷贝到缓冲区。