TCP/IP学习(27)——协议初始化与简要的接收/发送流程

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原文地址:TCP/IP学习(27)——协议初始化与简要的接收/发送流程 作者:GFree_Wind

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从今天开始的源码学习,就不再拘泥于一行语句的具体含义,而是将注意力主要集中在整体流程和框架上。

TCP/IP协议的初始化函数为inet_inet,由fs_initcall(inet_init); 在系统启动时,自动调用。

  1. static int __init inet_init(void)
  2. {
  3.     struct sk_buff *dummy_skb;
  4.     struct inet_protosw *q;
  5.     struct list_head *r;
  6.     int rc = -EINVAL;

  7.     BUILD_BUG_ON(sizeof(struct inet_skb_parm) > sizeof(dummy_skb->cb));
     /* 申请reserved ports的bitmap */
  1.     sysctl_local_reserved_ports = kzalloc(65536 / 8, GFP_KERNEL);
  2.     if (!sysctl_local_reserved_ports)
  3.         goto out;
     /*
     注册TCP,UDP和RAW协议 
     */
  1.     rc = proto_register(&tcp_prot, 1);
  2.     if (rc)
  3.         goto out_free_reserved_ports;

  4.     rc = proto_register(&udp_prot, 1);
  5.     if (rc)
  6.         goto out_unregister_tcp_proto;

  7.     rc = proto_register(&raw_prot, 1);
  8.     if (rc)
  9.         goto out_unregister_udp_proto;

  10.     /*
  11.      *    Tell SOCKET that we are alive...
  12.      */
     /* 注册Inet familiy*/
  1.     (void)sock_register(&inet_family_ops);

  2. #ifdef CONFIG_SYSCTL
  3.     ip_static_sysctl_init();
  4. #endif

  5.     /*
  6.      *    Add all the base protocols.
  7.      */
     /*
     添加协议:ICMP,UDP,TCP和IGMP。
     从这里就可以看出,内核中支持的TCP/IP协议种类
     */
  1.     if (inet_add_protocol(&icmp_protocol, IPPROTO_ICMP) < 0)
  2.         printk(KERN_CRIT "inet_init: Cannot add ICMP protocol\n");
  3.     if (inet_add_protocol(&udp_protocol, IPPROTO_UDP) < 0)
  4.         printk(KERN_CRIT "inet_init: Cannot add UDP protocol\n");
  5.     if (inet_add_protocol(&tcp_protocol, IPPROTO_TCP) < 0)
  6.         printk(KERN_CRIT "inet_init: Cannot add TCP protocol\n");
  7. #ifdef CONFIG_IP_MULTICAST
  8.     if (inet_add_protocol(&igmp_protocol, IPPROTO_IGMP) < 0)
  9.         printk(KERN_CRIT "inet_init: Cannot add IGMP protocol\n");
  10. #endif

  11.     /* Register the socket-side information for inet_create. */
  12.     /* 初始化inetsw */
  13.     for (r = &inetsw[0]; r < &inetsw[SOCK_MAX]; ++r)
  14.         INIT_LIST_HEAD(r);
     /* 
     将inetsw_array中的协议挂载到inetsw上 
     */
  1.     for (q = inetsw_array; q < &inetsw_array[INETSW_ARRAY_LEN]; ++q)
  2.         inet_register_protosw(q);

     /*
     下面是各个Inet模块的初始化。
     */
  1.     /*
  2.      *    Set the ARP module up
  3.      */

  4.     arp_init();

  5.     /*
  6.      *    Set the IP module up
  7.      */

  8.     ip_init();

  9.     tcp_v4_init();

  10.     /* Setup TCP slab cache for open requests. */
  11.     tcp_init();

  12.     /* Setup UDP memory threshold */
  13.     udp_init();

  14.     /* Add UDP-Lite (RFC 3828) */
  15.     udplite4_register();

  16.     /*
  17.      *    Set the ICMP layer up
  18.      */

  19.     if (icmp_init() < 0)
  20.         panic("Failed to create the ICMP control socket.\n");

  21.     /*
  22.      *    Initialise the multicast router
  23.      */
  24. #if defined(CONFIG_IP_MROUTE)
  25.     if (ip_mr_init())
  26.         printk(KERN_CRIT "inet_init: Cannot init ipv4 mroute\n");
  27. #endif
  28.     /*
  29.      *    Initialise per-cpu ipv4 mibs
  30.      */

  31.     if (init_ipv4_mibs())
  32.         printk(KERN_CRIT "inet_init: Cannot init ipv4 mibs\n");

  33.     ipv4_proc_init();

  34.     ipfrag_init();
     
     /*
     这个将IP协议注册L2层
     */
  1.     dev_add_pack(&ip_packet_type);

  2.     rc = 0;
  3. out:
  4.     return rc;
  5. out_unregister_udp_proto:
  6.     proto_unregister(&udp_prot);
  7. out_unregister_tcp_proto:
  8.     proto_unregister(&tcp_prot);
  9. out_free_reserved_ports:
  10.     kfree(sysctl_local_reserved_ports);
  11.     goto out;
  12. }
这个初始化函数比较简单,但是已经为我们揭开了TCP/IP架构的面纱的一角。
下面具体说说关键的地方。
  1. proto_register:这个操作主要是为了将注册协议,挂载到/proc文件系统上。通过/proc/net/protocols可以看到注册协议的统计信息;
  2. sock_register;这个操作是注册socket family。也就是socket(2)中的第一个参数所指的family;这样通过family就可以调用对应family的回调函数;
  3. inet_register_protosw:这个操作从名字上看是注册proto,其实我个人觉得实际上是根据socket type注册。这个type也是对应于socket(2)中第二个参数socket_type。这个注册支持重复type,但是如果以前已经存在permanet的type且新的proto与原有的proto协议相同,就会报告冲突。
  4. dev_add_pack(&ip_packet_type):这个操作是将IP协议注册到2层(ptype_base)当中。当2层协议与ip_packet_type.type(cpu_to_be16(ETH_P_IP))相等时,即收到的2层包的payload为IP协议,即调用ip_packet_type对应的回调函数。
当inet_init执行完时,基本的TCP/IP协议已经挂载完毕。

对于发送流程来说,通过socket(2)建立socket,先通过socket family找到family,也就是inet_family_ops,然后调用create,然后根据socket_type以及proto从inetsw的数组中,找到正确的inetsw,然后将其对应的operation,proto 信息,以及其它信息赋给了socket。那么以后的操作,就可以使用socket中的operation或者proto进行处理了。

对于接受流程来说,首先netif_receive_skb——2层的入口之一为例,当2层type等于ip_packet_type.type时,会调用ip_packet_type的回调函数func,也就是ip_rcv。接收再往后的流程需要再细看看,今天就到这里了。

下次将重点学习数据包的接收流程。
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