Курсовая работа: Реализация сети в операционной системе Linux
atomic_t rmem_alloc; /* Receive queue bytes committed */
struct sk_buff_head receive_queue; /* Incoming packets */
atomic_t wmem_alloc; /* Transmit queue bytes committed */
struct sk_buff_head write_queue; /* Packet sending queue */
atomic_t omem_alloc; /* "o" is "option" or "other" */
int wmem_queued; /* Persistent queue size */
int forward_alloc; /* Space allocated forward. */
__u32 saddr; /* Sending source */
unsigned int allocation; /* Allocation mode */
int sndbuf; /* Size of send buffer in bytes */
struct sock *prev;
/* Not all are volatile, but some are, so we might as well say they all are.
* XXX Make this a flag word -DaveM
*/
volatile char dead,
done,
urginline,
keepopen,
linger,
destroy,
no_check,
broadcast,
bsdism;
unsigned char debug;
unsigned char rcvtstamp;
unsigned char use_write_queue;
unsigned char userlocks;
/* Hole of 3 bytes. Try to pack. */
int route_caps;
int proc;
unsigned long lingertime;
int hashent;
struct sock *pair;
/* The backlog queue is special, it is always used with
* the per-socket spinlock held and requires low latency
* access. Therefore we special case it's implementation.
*/
struct {
struct sk_buff *head;
struct sk_buff *tail;
} backlog;
rwlock_t callback_lock;
/* Error queue, rarely used. */
struct sk_buff_head error_queue;
struct proto *prot;
#if defined(CONFIG_IPV6) || defined (CONFIG_IPV6_MODULE)
union {
struct ipv6_pinfo af_inet6;
} net_pinfo;
#endif
union
tp_pinfo;int err, err_soft; /* Soft holds errors that don't
cause failure but are the cause
of a persistent failure not just
'timed out' */
unsigned short ack_backlog;
unsigned short max_ack_backlog;
__u32 priority;
unsigned short type;
unsigned char localroute; /* Route locally only */
unsigned char protocol;
struct ucred peercred;
int rcvlowat;
long rcvtimeo;
long sndtimeo;
#ifdef CONFIG_FILTER
/* Socket Filtering Instructions */
struct sk_filter *filter;
#endif /* CONFIG_FILTER */
/* This is where all the private (optional) areas that don't
* overlap will eventually live.
*/
union
#if defined(CONFIG_NETROM) protinfo;
/* This part is used for the timeout functions. */
struct timer_list timer; /* This is the sock cleanup timer. */
struct timeval stamp;
/* Identd and reporting IO signals */
struct socket *socket;
/* RPC and TUX layer private data */
void *user_data;
/* Callbacks */
void (*state_change)(struct sock *sk);
void (*data_ready)(struct sock *sk,int bytes);
void (*write_space)(struct sock *sk);
void (*error_report)(struct sock *sk);
int (*backlog_rcv) (struct sock *sk,
struct sk_buff *skb);
void (*destruct)(struct sock *sk);
};
Эта структура очень широко используется и имеет много hacks зависящих от конфигурации как видим для каждого протокола здесь найдется местечко
Сокеты проходят через процесс маршрутизации только один раз для каждого маршрута. Они содержат указатель на маршрут struct sock- >dst_cache* и вызывают ip_route_connect (net/route.h) для нахождения маршрута информация записывается в dst_cache и сокет дальше использует её не повторяя операции поиска маршрута пока не случится что-то необычное в этом и есть смысл connect
Установление соединения
Рассмотрим стандартный пример
/* look up host */
server = gethostbyname(SERVER_NAME);
/* get socket */
sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
/* set up address */
address.sin_family = AF_INET;
address.sin_port = htons(PORT_NUM);
memcpy(&address.sin_addr,server->h_addr,server->h_length);
/* connect to server */
connect(sockfd, &address, sizeof(address));
socket создаёт обект сокета определенного типа и инициализирует его также делает дефолтовские очереди (incoming,outgoing,error,backlog) и заголовок TCP
connect определяет маршруты вызывая протокольно зависимые функции (tcp_v4_connect(),udp_connect()) net/socket.c
asmlinkage long sys_connect(int fd, struct sockaddr *uservaddr, int addrlen)
{
................................
err = sock->ops->connect(sock, (struct sockaddr *) address, addrlen,
sock->file->f_flags);
..........................
}
int sock_create(int family, int type, int protocol, struct socket **res)
{
.....................................
//cоздаем протокольно зависимый сокет!
//--------------------------------------
if ((i = net_families[family]->create(sock, protocol)) < 0)
{
sock_release(sock);
goto out;
}
.................
}
Функции
Socket
Проверяем ошибки
Выделяем память
Ложим сокет в список inode
Устанавливаем указатели на протокольно зависимые части
Сохраняем данные про тип и параметры сокета
Устанавливаем сокет в положение закрыт
Инициализируем очереди пакетов
Connect
Проверяем ошибки
Определяем Маршрут
Проверяем кэш
Смотрим в FIB
Создаем новую запись в таблице маршрутизации
Заполняем её и возвращаем
Сохраняем указатель на запись маршрутизации в сокете
Вызываем протокольно зависимую функцию connect
Устанавливаем сокет в соединенный
Также надо не забыть закрыть сокет
Close вызывает sock_close in socket.c
void sock_release(struct socket *sock)
{
if (sock->ops)
sock->ops->release(sock);
...........................
}
а та через цепочку вызовов протокольнозависимую функцию
Дополнительные функции
void inet_sock_release(struct sock *sk) -net/ipv4/af_inet.c
назвние говорит за себя + хороший комментарий Алана Коха
fib_lookup() - include/net/ip_fib.h
возвращает маршрут .Написана русским -Кузнецов!
fn_hach_lookup net/fib_hash.c
возвращает маршрут по адресу
inet_create net/ipv4/af_inet.c
создает сокет
inet_release <||>
ip_route_connect
вызывает ip_route_output для определении адреса назначения
ip_route_output
ip_route_output_slow
rt_intern_hash полезные для маршрутизации функции
sock_close()
sock_create()
sock_init_data net/core/sock.c инициализирует основные поля сокета
sock_release net/socket.c
sys_socket
tcp_close net/ipv4/tcp.c
устанавливает флаг FYN
tpc_connect net/ipv4/tpc_output.c
сохдает пакеты для соединения с установленным размером окна
и соответствующими битами, ложит пакет в очередь и выpывает
tcp_transmit_skb чтоб послать пакет
tcp_transmit_skb -заполняет заголовок пакета и передает его
на уроветь IP
tcp_v4_connect()
вызывает ip_route_connect
создает соединительный пакет и вызывает tcp_connect
udp_close
udp_connect
Обмен данными
Эта часть описывает процесс обмена данными между различными уровнями ядра и сети Когда приложение отправляет данные то оно пишет в сокет тот в своб очередь определяет свой тип и вызывает соответствующую функцию,та передает данные протоколу транспортного уровня(tcp,udp) функции етого уровня создают структуру sk_buff,копируют в неё данные заполняют заголовок своего уровня,считают контрольную сумму и шлют на уровень IP.Там дописывается заголовок ip,checksum,возможно пакет фраг менторуется и шлётся на xmit очередь сетевого девайса ,тот посылает пакет в сеть.
dev_queue_xmit() - net/core/dev.c
spin_lock_bh() -блокируем девайс
если у него есть очередь
calls enqueue() добавляем пакет
calls qdis() пробуждаем девайс
else calls dev->hard_start_xmit()
calls spin_unlock_bh() освобождаем девайс
DEVICE->hard_start_xmit() - зависит от девайса, drivers/net/DEVICE.c
в общем проверяет открыто ли устройство
посылает заголовок
говорит системной шине послать пакет
обновляет статус
inet_sendmsg() - net/ipv4/af_inet.c
int inet_sendmsg(struct socket *sock, struct msghdr *msg, int size,
struct scm_cookie *scm)
{
struct sock *sk = sock->sk;
/*биндим сокет. */
if (sk->num==0 && inet_autobind(sk) != 0)
return -EAGAIN;
вызываем функцию протокола чтоб послать данные
return sk->prot->sendmsg(sk, msg, size);
}
ip_build_xmit - net/ipv4/ip_output.c (604)
calls sock_alloc_send_skb() выделяем память
=заголовочек=
if(!sk->protinfo.af_inet.hdrincl) {
iph->version=4;
iph->ihl=5;
iph->tos=sk->protinfo.af_inet.tos;
iph->tot_len = htons(length);
iph->frag_off = df;
iph->ttl=sk->protinfo.af_inet.mc_ttl;
ip_select_ident(iph, &rt->u.dst, sk);
if (rt->rt_type != RTN_MULTICAST)
iph->ttl=sk->protinfo.af_inet.ttl;
iph->protocol=sk->protocol;
iph->saddr=rt->rt_src;
iph->daddr=rt->rt_dst;
iph->check=0;
iph->check = ip_fast_csum((unsigned char *)iph, iph->ihl);
err = getfrag(frag, ((char *)iph)+iph->ihl*4,0, length-iph->ihl*4);
}
calls getfrag() копируем данные у юзера
returns rt->u.dst.output() [= dev_queue_xmit()]
