TCP/IP源码学习(54)——TCP的连接过程的实现(3)

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上文在学习处理三次握手的最后一个ack的过程中,还没有完全走完流程。根据上文最后处

  1. int tcp_child_process(struct sock *parent, struct sock *child,
  2.          struct sk_buff *skb)
  3. {
  4.     int ret = 0;
  5.     int state = child->sk_state;

  6.     if (!sock_owned_by_user(child)) {
  7.         //到达这里
  8.         ret = tcp_rcv_state_process(child, skb, tcp_hdr(skb),
  9.                      skb->len);
  10.         /* Wakeup parent, send SIGIO */
  11.         if (state == TCP_SYN_RECV && child->sk_state != state)
  12.             parent->sk_data_ready(parent, 0);
  13.     } 
  14.     ...... ......
  15. }
那么包的处理仍然是交给tcp_rcv_state_process。回忆第一篇文章中,tcp_rcv_state_process是根据child的状态来决定如何处理。而child是从父socket生成的。如果child的状态和父socket状态一样,肯定是有问题的。那么child的状态是何时改变的呢?

经过一番搜索,回到创建child的函数tcp_v4_sync_recv_sock->tcp_create_openreq_child->inet_csk_clone
  1. struct sock *inet_csk_clone(struct sock *sk, const struct request_sock *req,
  2.              const gfp_t priority)
  3. {
  4.     //首先clone统一的sock结构信息
  5.     struct sock *newsk = sk_clone(sk, priority);

  6.     if (newsk != NULL) {
  7.         //开始clone 面向连接的sock的信息
  8.         struct inet_connection_sock *newicsk = inet_csk(newsk);
  9.         //在这里,newsk的状态被设置为TCP_SYN_RECV
  10.         newsk->sk_state = TCP_SYN_RECV;
  11.         newicsk->icsk_bind_hash = NULL;

  12.         ...... ......
  13.     }
  14.     return newsk;
  15. }
说实话,这个结果让我觉得有些不爽。
首先这个函数名字叫做clone,结果生成的sock内部成员与传入的sock的内部成员不同,确实让我意想不到。另外这个函数是为所有面向连接的协议准备的。其名字为csk即connection sock,另外其位置位于inet_connection_sock.c中,都说明了这一点。这样的话,将其状态设置为TCP_SYN_RECV,与其通用性不符。

下面查看 tcp_rcv_state_process处理TCP_SYN_RECV状态的代码:
  1. int tcp_rcv_state_process(struct sock *sk, struct sk_buff *skb,
  2.              const struct tcphdr *th, unsigned int len)
  3. {
  4.     struct tcp_sock *tp = tcp_sk(sk);
  5.     struct inet_connection_sock *icsk = inet_csk(sk);
  6.     int queued = 0;
  7.     int res;

  8.     tp->rx_opt.saw_tstamp = 0;
     
      ...... ......

  1.     res = tcp_validate_incoming(sk, skb, th, 0);
  2.     if (res = 0)
  3.         return -res;

  4.     /* step 5: check the ACK field */
  5.     if (th->ack) {
  6.         //检查是否接受这个ack包
  7.         int acceptable = tcp_ack(sk, skb, FLAG_SLOWPATH) > 0;

  8.         switch (sk->sk_state) {
  9.         case TCP_SYN_RECV:
  10.             if (acceptable) {
  11.                 tp->copied_seq = tp->rcv_nxt;
  12.                 smp_mb();
  13.                 //完成了三次握手,sk的状态自然改为 TCP_ESTABLISHED
  14.                 tcp_set_state(sk, TCP_ESTABLISHED);
  15.                 //sk_state_change默认为sock_def_wakeup, 会唤醒sleep在该socket上的进程
  16.                 sk->sk_state_change(sk);

  17.                 /* Note, that this wakeup is only for marginal
  18.                  * crossed SYN case. Passively open sockets
  19.                  * are not waked up, because sk->sk_sleep ==
  20.                  * NULL and sk->sk_socket == NULL.
  21.                  */
  22.                 //这里也仍然是一个wake动作,但是按照我的理解
  23.                 //这里应该是处理socket作为文件描述符的异步操作,如epoll
  24.                 if (sk->sk_socket)
  25.                     sk_wake_async(sk,
  26.                          SOCK_WAKE_IO, POLL_OUT);

  27.                 tp->snd_una = TCP_SKB_CB(skb)->ack_seq;
  28.                 tp->snd_wnd = ntohs(th->window)
  29.                      tp->rx_opt.snd_wscale;
  30.                 tcp_init_wl(tp, TCP_SKB_CB(skb)->seq);

  31.                 if (tp->rx_opt.tstamp_ok)
  32.                     tp->advmss -= TCPOLEN_TSTAMP_ALIGNED;

  33.                 /* Make sure socket is routed, for
  34.                  * correct metrics.
  35.                  */
  36.                 icsk->icsk_af_ops->rebuild_header(sk);

  37.                 tcp_init_metrics(sk);

  38.                 tcp_init_congestion_control(sk);

  39.                 /* Prevent spurious tcp_cwnd_restart() on
  40.                  * first data packet.
  41.                  */
  42.                 tp->lsndtime = tcp_time_stamp;

  43.                 tcp_mtup_init(sk);
  44.                 tcp_initialize_rcv_mss(sk);
  45.                 tcp_init_buffer_space(sk);
  46.                 tcp_fast_path_on(tp);
  47.             } else {
  48.                 return 1;
  49.             }
  50.             break;

  51.         }
  52.     } else
  53.         goto discard;

  54.     /* step 6: check the URG bit */
  55.     tcp_urg(sk, skb, th);

  56.     /* step 7: process the segment text */
  57.     //这时sk->sk_state的状态已经为TCP_ESTABLISHED
  58.     /* 其实对于这个ack包,它只含有TCP的首部,没有数据。那么我认为在将tcp置为established后,不需要后面的操     作了 */
  59.     switch (sk->sk_state) {
  60.         ...... ......
  61.     case TCP_ESTABLISHED:
  62.         tcp_data_queue(sk, skb);
  63.         queued = 1;
  64.         break;
  65.     }

  66.     /* tcp_data could move socket to TIME-WAIT */
  67.     if (sk->sk_state != TCP_CLOSE) {
  68.         tcp_data_snd_check(sk);
  69.         tcp_ack_snd_check(sk);
  70.     }

  71.     if (!queued) {
  72. discard:
  73.         __kfree_skb(skb);
  74.     }
  75.     return 0;
  76. }
这里处理完毕后,回到tcp_child_process
  1. int tcp_child_process(struct sock *parent, struct sock *child,
  2.          struct sk_buff *skb)
  3. {
  4.     int ret = 0;
  5.     int state = child->sk_state;

  6.     if (!sock_owned_by_user(child)) {
  7.         ret = tcp_rcv_state_process(child, skb, tcp_hdr(skb),
  8.                      skb->len);
  9.         /* Wakeup parent, send SIGIO */
  10.         /*
  11.         对于这个ack包,state的状态即为child之前的状态,即TCP_SYN_RECV。
  12.         再成功处理了ack包后,child->sk_state变为TCP_ESTABLISHED
  13.         因此进入parent->sk_data_ready,仍然是一个异步通知的手段
  14.         */
  15.         if (state == TCP_SYN_RECV && child->sk_state != state)
  16.             parent->sk_data_ready(parent, 0);
  17.     } 
      ...... ......
  1. }
这样这个ack包基本上已经处理完毕。但是还有一个问题,这个新建的child socket是何时添加到TCP的ehash中,即已经连接的hash表中。还是要回到tcp_v4_syn_recv_sock中,在该函数的结尾处,调用了__inet_hash_nolisten(newsk, NULL);将newsk加入父socket的ehash表中的。

为啥要将这个newsk加入到父socket的ehash表中呢?其实socket下面的ehash表就是全局变量tcp_hashinfo的ehash表。那么这里也就是将newsk加入到了全局变量tcp_hashinfo的ehash中。也就是说所有的已连接的TCP,都是保存在一个公共的hash表中。这样,再收到后面的包时,都可以匹配从全局的tcp_hashinfo的ehash中直接匹配到这个新连接的TCP。

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