Socket層はシリーズ—send()類の伝送関数の実現を実現します.

主な内容:socket送信関数のシステム呼び出し、Socket層実現.
カーネルバージョン:3.15.2 
私のブログ:http://blog.csdn.net/zhangskd
 
送信フローチャート
 
以下はsend()、sendto()、sendmsg()とsendmmsg()の送信フローチャートであり、これらの4つの関数はシステムコールレベル以外のものである.
少し違っていますが、ソケット層とTCP層の実装は同じです.
 
 
アプリケーション層
 
アプリケーション層は、以下のソケット関数を使用してデータを送信することができる.
ssize_t write(int fd、const void*buf、size count);
ssize_t send(int s,const void*buf,size len,int flags)
ssize_t sendto(int s、const void*buf、sizaut len、int flags、const struct sockaddr*to、socklen tolen);
ssize_t sendmsg(int s、const struct msghdr*msg、int flags)
int sendmmsg(int s,struct mmsghdr*msgvec, unsigned int vlen,unsigned int flags);
 
これらの送信関数にはどんな違いがありますか?
flagsが0の場合、send()とwrite()の機能は同じです.
send(s,buf,len,flags)とsendto(s,buf,len,flags,NULL,0)の機能は同じです.
write()とsend()はソケットが接続状態の時に使用できますが、sendto()、sendmsg()とsendmmsg()はいつでも使えます.
 
ユーザ層のデータは最後にメッセージヘッダで記述される.

struct msghdr {
    void *msg_name; /* optional address，     */
    socklen_t msg_namelen; /* size of address，        */
    struct iovec *msg_iov; /* scatter/gather array，         */
    size_t msg_iovlen; /* #elements in msg_iov，         */
    void *msg_control; /* ancillary data,      */
    socklen_t msg_controllen; /* ancillary data buffer len，        */
    int msg_flags; /* flags on received message */
};

/* Structure for scatter/gather I/O. */
struct iovec {
    void *iov_base; /* Pointer to data. */
    size_t iov_len; /* Length of data. */
};

 
送信のデフォルトはブロック送信であり、非ブロック送信に設定することもできます.
ブロックマークではない:O_NONBBLOCK、MSG_DONTWAIT
When the message does not fit into the send buffer of the socket,send()normally blocks,unless the
socket has been placed in non-blocking I/O mode.
Enbles non-blocking operation;if the operation would block,EAGAIN is returned(this can also be enabled)
using the OuNON-BLOCK with the FuSETEL fcntl(2).
 
システムの呼び出し
 
送信関数はglibcによって提供され、ステートメントはinclude/sys/sockett.hにあり、sysdeps/mach/hurd/connect.cに位置し、
主にユーザ空間からsys_という名前に入るために使われます.socketcallのシステム呼び出しとパラメータ伝達.sys.socketcalは実は全部です.
socket関数はカーネル空間の共通入口に入る.

SYSCALL_DEFINE2(socketcall, int, call, unsigned long __user *, args)
{
    ...
    switch(call) {
    ...
    case SYS_SEND:
        err = sys_send(a0, (void __user *)a1, a[2], a[3]);
        break;

    case SYS_SENDTO:
        err = sys_sendto(a0, (void __user *)a1 a[2], a[3], (struct sockaddr __user *)a[4], a[5]);
        break;

    ...
    case SYS_SENDMSG:
        err = sys_sendmsg(a0, (struct msghdr __user *)a1, a[2]);
        break;

    case SYS_SENDMMSG:
        err = sys_sendmmsg(a0, (struct msghdr __user *)a1, a[2], a[3]);
        break;
    ...
    }
}

send()は実はsendto()の特殊な状況です.

SYSCALL_DEFINE4(send, int, fd, void __user *, buff, size_t, len, unsigned, flags)
{
    return sys_sendto(fd, buff, len, flags, NULL, 0);
}

sendto()はメッセージヘッドを初期化し、次にsock＿uを呼び出します.sendmsgで処理します.

/* Send a datagram to a given address. We move the address into kernel space
 * and check the user space data area is readable before invoking the protocol.
 */

SYSCALL_DEFINE6(sendto, int, fd, void __user *, buff, size_t, len, unsigned, flags,
    struct sockaddr __user *, addr, int, addr_len)
{
    struct socket *sock;
    struct sockaddr_storage address;
    int err;
    struct msghdr msg;
    struct iovec iov;
    int fput_needed;

    if (len > INT_MAX)
       len = INT_MAX;

    /*        fd，     socket  。
     *  fd               files_struct        file  ，
     *    file   private_data     socket  。
     */
    sock = sockfd_lookup_light(fd, &err, &fput_needed);
    if (! sock)
        goto out;

    /*        */
    iov.iov_base = buff;
    iov.iov_len = len;
    msg.msg_name = NULL;
    msg.msg_iov = &iov;
    msg.msg_iovlen = 1; /*         */
    msg.msg_control = NULL;
    msg.msg_controllen = 0;
    msg.msg_namelen = 0; 

    if (addr) {
        /*                    */
        err = move_addr_to_kernel(addr, addr_len, &address);
        if (err < 0)
            goto out_put;

        msg.msg_name = (struct sockaddr *)&address;
        msg.msg_namelen = addr_len;
    }

    /*            */
    if (sock->file->f_flags & O_NONBLOCK)
        flags |= MSG_DONTWAIT;
    msg.msg_flags = flags;
 
    /*            sock_sendmsg() */
    err = sock_sendmsg(sock , &msg, len);

out_put:
    fput_light(sock->file, fput_needed);
out:
    return err;
}

struct msghdr {
    void *msg_name; /* ptr to socket address structure */
    int msg_namelen; /* size of socket address structure */
    struct iovec *msg_iov; /* scatter/gather array，         */
    __kernel_size_t msg_iovlen; /* #elements in msg_iov，         */
    void *msg_control; /* ancillary data,      */
    __kernel_size_t msg_controllen; /* ancillary data buffer len，        */
    unsigned int msg_flags; /* flags on received message */
};

/* Structure for scatter/gather I/O. */
struct iovec {
    void *iov_base; /* Pointer to data. */
    __kernel_size_t iov_len; /* Length of data. */
};

/* For recvmmsg/ sendmmsg */
struct mmsghdr {
    struct msghdr msg_hdr;
    unsigned int msg_len;
};

sock_sendmsg()は、非同期IO制御ブロックを初期化した後、__u u uを呼び出します.sock_sendmsg()

int sock_sendmsg(struct socket *sock, struct msghdr *msg, size_t size)
{
    struct kiocb iocb;
    struct sock_iocb siocb;
    int ret;

    init_sync_kiocb(&iocb, NULL);
    iocb.private = &siocb;

    ret = __sock_sendmsg(&iocb, sock, msg, size);

    /* iocb queued, will get completion event */
    if (-EIOCBQUEUED == ret)
        ret = wait_on_sync_kiocb(&iocb);

    return ret;
}

/* AIO    */
struct kiocb {
    struct file *ki_filp;
    struct kioctx *ki_ctx; /* NULL for sync ops，        NULL */
    kiocb_cancel_fn *ki_cancel;
    void *private; /*   sock_iocb */
   
    union {
        void __user *user;
        struct task_struct *tsk; /*   io    */
    } ki_obj;

    __u64 ki_user_data; /* user's data for completion */
    loff_t ki_pos;
    size_t ki_nbytes; /* copy of iocb->aio_nbytes */

    struct list_head ki_list; /* the aio core uses this for cancellation */
    /* If the aio_resfd field of the userspace iocb is not zero,
     * this is the underlying eventfd context to deliver events to.
     */
    struct eventfd_ctx *ki_eventfd;
};

同前sock_sendmsg()は、Socket層の送信関数を呼び出します.SOCK_であれば.STREAM
じゃ、次にinet_を呼びます.sendmsg()処理します

static inline int __sock_sendmsg(struct kiocb *iocb, struct socket *sock,
       struct msghdr *msg, size_t size)
{
    int err = security_socket_sendmsg(sock, msg, size);
    return err ?: __sock_sendmsg_nosec(iocb, sock, msg, size);
}

static inline int __sock_sendmsg_nosec(struct kiocb *iocb, struct socket *sock,
        struct msghdr *msg, size_t size)
{
    struct sock_iocb *si = kiocb_to_siocb(iocb);
    si->sock = sock;
    si->scm = NULL;
    si->msg = msg;
    si->size = size;

    /*   Socket      ，   SOCK_STREAM， proto_ops inet_stream_ops，
     *       inet_sendmsg()。
     */
    return sock->ops->sendmsg(iocb, sock, msg, size);
} 

sendmsg()とsendmmsg()は、システム呼び出し関数でもユーザ空間のデータをカーネルヘッダにコピーし、最後に呼び出します.
ソケット層の送信関数inet_sendmsg()は次の処理を行い、ここではもはや説明しない.
 
ソケット層
 
SOCK_STREAMセットインターフェースのsocket層操作関数セットの例はinet_である.ストリームopsでは、送信関数はinet_です.sendmsg()

const struct proto_ops inet_stream_ops = {
    .family = PF_INET,
    .owner = THIS_MODULE,
    ...
    .sendmsg = inet_sendmsg,
    ...
};

inetsendmsg()は主にTCP層の送信関数tcp_を呼び出します.sendmsgで処理します.

int inet_sendmsg(struct kiocb *iocb, struct socket *sock, struct msghdr *msg, size_t size)
{
    struct sock *sk = sock->sk;
    sock_rps_record_flow(sk);

    /* We may need to bnd the socket.
     *              ，       ，             。
     * tcp_prot no_autobaind true，  TCP           。
     */
    if (! inet_sk(sk)->inet_num && ! sk->sk_prot->no_autobind && inet_autobind(s))
        return -EAGAIN;

    /*          TCP， sk_prot tcp_prot，sendmsg  tcp_sendmsg() */
    return sk->sk_prot->sendmsg(iocb, sk, msg, size);
}
 
/* Automatically bind an unbound socket. */
static int inet_autobind(struct sock *sk)
{
    struct inet_sock *inet;

    /* We may need to bind the socket. */
    lock_sock(sk);

    /*             */
    if (! inet->inet_num) {

        /* SOCK_STREAM    TCP      tcp_prot，         
         * inet_csk_get_port()。
         */
        if (sk->sk_prot->get_port(sk, 0)) {
            release_sock(sk);
            return -EAGAIN;
        }
        inet->inet_sport = htons(inet->inet_num);
    }

    release_sock(sk);
    return 0;
}