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	 > 嵌入式系統 > 設計應用 > linux內核中的文件描述符(二)--socket和文件描述符
        
    
        

        

        


	
	
	

        
	
        
		
        
			
        linux內核中的文件描述符(二)--socket和文件描述符
        
						
        
				作者：
				時間：2016-11-22
				來源：網絡

							
				
				
				
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			Kernel version：2.6.14
        CPU architecture：ARM920T
        本文引用地址：http://www.104case.com/article/201611/319998.htm
        Author：ce123(http://blog.csdn.net/ce123)
        socket和文件系統緊密相關，我們可以通過文件系統的open、read、write和close等操作socket。下面是一個簡單的例子。
        [plain]view plaincopy
        print?
        1. /****************************************************************************/
        2. /*簡介：TCPServer示例*/
        3. /****************************************************************************/
        4. #include
        5. #include
        6. #include
        7. #include
        8. #include
        9. #include
        10. #include
        11. #include
        12. intmain(intargc,char*argv[])
        13. {
        14. intsockfd,new_fd;
        15. structsockaddr_inserver_addr;
        16. structsockaddr_inclient_addr;
        17. intsin_size,portnumber;
        18. constcharhello[]="Hellon";
        20. if(argc!=2)
        21. {
        22. fprintf(stderr,"Usage:%sportnumberan",argv[0]);
        23. exit(1);
        24. }
        25. if((portnumber=atoi(argv[1]))<0)
        26. {
        27. fprintf(stderr,"Usage:%sportnumberan",argv[0]);
        28. exit(1);
        29. }
        30. /*服務器端開始建立socket描述符*/
        31. if((sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))==-1)
        32. {
        33. fprintf(stderr,"Socketerror:%sna",strerror(errno));
        34. exit(1);
        35. }
        36. /*服務器端填充sockaddr結構*/
        37. bzero(&server_addr,sizeof(structsockaddr_in));
        38. server_addr.sin_family=AF_INET;
        39. server_addr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);
        40. server_addr.sin_port=htons(portnumber);
        41. /*捆綁sockfd描述符*/
        42. if(bind(sockfd,(structsockaddr*)(&server_addr),sizeof(structsockaddr))==
        43. -1)
        44. {
        45. fprintf(stderr,"Binderror:%sna",strerror(errno));
        46. exit(1);
        47. }
        48. /*監聽sockfd描述符*/
        49. if(listen(sockfd,5)==-1)
        50. {
        51. fprintf(stderr,"Listenerror:%sna",strerror(errno));
        52. exit(1);
        53. }
        54. while(1)
        55. {
        56. /*服務器阻塞,直到客戶程序建立連接*/
        57. sin_size=sizeof(structsockaddr_in);
        58. if((new_fd=accept(sockfd,(structsockaddr*)(&client_addr),&sin_size))==-1)
        59. {
        60. fprintf(stderr,"Accepterror:%sna",strerror(errno));
        61. exit(1);
        62. }
        63. fprintf(stderr,"Servergetconnectionfrom%sn",
        64. inet_ntoa(client_addr.sin_addr));
        65. if(write(new_fd,hello,strlen(hello))==-1)
        66. {
        67. fprintf(stderr,"WriteError:%sn",strerror(errno));
        68. exit(1);
        69. }
        70. /*這個通訊已經結束*/
        71. close(new_fd);
        72. /*循環下一個*/
        73. }
        74. close(sockfd);
        75. exit(0);
        76. }
        下圖說明了socket和fd是怎樣聯系起來的。
        下面通過來具體分析一下。sys_socket是socket相關函數的總入口。
        [plain]view plaincopy
        print?
        1. net/socket.c
        2. /*
        3. *Systemcallvectors.
        4. *
        5. *Argumentcheckingcleanedup.Saved20%insize.
        6. *Thisfunctiondoesntneedtosetthekernellockbecause
        7. *itissetbythecallees.
        8. */
        10. asmlinkagelongsys_socketcall(intcall,unsignedlong__user*args)
        11. {
        12. unsignedlonga[6];
        13. unsignedlonga0,a1;
        14. interr;
        16. if(call<1||call>SYS_RECVMSG)
        17. return-EINVAL;
        19. /*copy_from_usershouldbeSMPsafe.*/
        20. if(copy_from_user(a,args,nargs[call]))
        21. return-EFAULT;
        23. err=audit_socketcall(nargs[call]/sizeof(unsignedlong),a);
        24. if(err)
        25. returnerr;
        27. a0=a[0];
        28. a1=a[1];
        30. switch(call)
        31. {
        32. caseSYS_SOCKET:
        33. err=sys_socket(a0,a1,a[2]);
        34. break;
        35. caseSYS_BIND:
        36. err=sys_bind(a0,(structsockaddr__user*)a1,a[2]);
        37. break;
        38. caseSYS_CONNECT:
        39. err=sys_connect(a0,(structsockaddr__user*)a1,a[2]);
        40. break;
        41. caseSYS_LISTEN:
        42. err=sys_listen(a0,a1);
        43. break;
        44. caseSYS_ACCEPT:
        45. err=sys_accept(a0,(structsockaddr__user*)a1,(int__user*)a[2]);
        46. break;
        47. caseSYS_GETSOCKNAME:
        48. err=sys_getsockname(a0,(structsockaddr__user*)a1,(int__user*)a[2]);
        49. break;
        50. caseSYS_GETPEERNAME:
        51. err=sys_getpeername(a0,(structsockaddr__user*)a1,(int__user*)a[2]);
        52. break;
        53. caseSYS_SOCKETPAIR:
        54. err=sys_socketpair(a0,a1,a[2],(int__user*)a[3]);
        55. break;
        56. caseSYS_SEND:
        57. err=sys_send(a0,(void__user*)a1,a[2],a[3]);
        58. break;
        59. caseSYS_SENDTO:
        60. err=sys_sendto(a0,(void__user*)a1,a[2],a[3],
        61. (structsockaddr__user*)a[4],a[5]);
        62. break;
        63. caseSYS_RECV:
        64. err=sys_recv(a0,(void__user*)a1,a[2],a[3]);
        65. break;
        66. caseSYS_RECVFROM:
        67. err=sys_recvfrom(a0,(void__user*)a1,a[2],a[3],
        68. (structsockaddr__user*)a[4],(int__user*)a[5]);
        69. break;
        70. caseSYS_SHUTDOWN:
        71. err=sys_shutdown(a0,a1);
        72. break;
        73. caseSYS_SETSOCKOPT:
        74. err=sys_setsockopt(a0,a1,a[2],(char__user*)a[3],a[4]);
        75. break;
        76. caseSYS_GETSOCKOPT:
        77. err=sys_getsockopt(a0,a1,a[2],(char__user*)a[3],(int__user*)a[4]);
        78. break;
        79. caseSYS_SENDMSG:
        80. err=sys_sendmsg(a0,(structmsghdr__user*)a1,a[2]);
        81. break;
        82. caseSYS_RECVMSG:
        83. err=sys_recvmsg(a0,(structmsghdr__user*)a1,a[2]);
        84. break;
        85. default:
        86. err=-EINVAL;
        87. break;
        88. }
        89. returnerr;
        90. }/*Itmaybealreadyanotherdescriptor8)Notkernelproblem.*/
        91. returnretval;
        93. out_release:
        94. sock_release(sock);
        95. returnretval;
        96. }
        當應用程序使用socket()創建一個socket時，會執行sys_socket，其定義如下
        [plain]view plaincopy
        print?
        1. asmlinkagelongsys_socket(intfamily,inttype,intprotocol)
        2. {
        3. intretval;
        4. structsocket*sock;
        6. retval=sock_create(family,type,protocol,&sock);//創建socket
        7. if(retval<0)
        8. gotoout;
        10. retval=sock_map_fd(sock);//分配一個未使用的文件描述符fd，并將socket和fd建立聯系
        11. if(retval<0)
        12. gotoout_release;
        14. out:
        15. /*Itmaybealreadyanotherdescriptor8)Notkernelproblem.*/
        16. returnretval;
        18. out_release:
        19. sock_release(sock);
        20. returnretval;
        21. }
        結構體socket的定義如下(includelinuxnet.h)：
        [plain]view plaincopy
        print?
        1. structsocket{
        2. socket_statestate;
        3. unsignedlongflags;
        4. structproto_ops*ops;
        5. structfasync_struct*fasync_list;
        6. structfile*file;//通過這個和文件描述符建立聯系
        7. structsock*sk;
        8. wait_queue_head_twait;
        9. shorttype;
        10. };
        下面我們再來看看sock_map_fd函數
        [plain]view plaincopy
        print?
        1. intsock_map_fd(structsocket*sock)
        2. {
        3. intfd;
        4. structqstrthis;
        5. charname[32];
        7. /*
        8. *Findafiledescriptorsuitableforreturntotheuser.
        9. */
        11. fd=get_unused_fd();//分配一個未使用的fd
        12. if(fd>=0){
        13. structfile*file=get_empty_filp();
        15. if(!file){
        16. put_unused_fd(fd);
        17. fd=-ENFILE;
        18. gotoout;
        19. }
        21. this.len=sprintf(name,"[%lu]",SOCK_INODE(sock)->i_ino);
        22. this.name=name;
        23. this.hash=SOCK_INODE(sock)->i_ino;
        25. file->f_dentry=d_alloc(sock_mnt->mnt_sb->s_root,&this);
        26. if(!file->f_dentry){
        27. put_filp(file);
        28. put_unused_fd(fd);
        29. fd=-ENOMEM;
        30. gotoout;
        31. }
        32. file->f_dentry->d_op=&sockfs_dentry_operations;
        33. d_add(file->f_dentry,SOCK_INODE(sock));
        34. file->f_vfsmnt=mntget(sock_mnt);
        35. file->f_mapping=file->f_dentry->d_inode->i_mapping;
        37. sock->file=file;//建立聯系
        38. file->f_op=SOCK_INODE(sock)->i_fop=&socket_file_ops;//socket操作函數，當使用文件系統的IO函數時，其實使用的是socket的IO函數
        39. file->f_mode=FMODE_READ|FMODE_WRITE;
        40. file->f_flags=O_RDWR;
        41. file->f_pos=0;
        42. file->private_data=sock;
        43. fd_install(fd,file);
        44. }
        46. out:
        47. returnfd;
        48. }
        50. staticstructfile_operationssocket_file_ops={
        51. .owner=THIS_MODULE,
        52. .llseek=no_llseek,
        53. .aio_read=sock_aio_read,
        54. .aio_write=sock_aio_write,
        55. .poll=sock_poll,
        56. .unlocked_ioctl=sock_ioctl,
        57. .mmap=sock_mmap,
        58. .open=sock_no_open,/*specialopencodetodisallowopenvia/proc*/
        59. .release=sock_close,
        60. .fasync=sock_fasync,
        61. .readv=sock_readv,
        62. .writev=sock_writev,
        63. .sendpage=sock_sendpage
        64. }; 

        
				
            
                
			
							
        
                
			              
              
            
        
		
        
		
        
		
        
		
        
		
        
			
          
				
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