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ruby中的类变量与类实例变量 -
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linux已经不存在惊群现象 -
dear531:
我用select试验了,用的ubuntu12.10,内核3.5 ...
linux已经不存在惊群现象
先来看下accept的实现.
其实accept的作用很简单,就是从accept队列中取出三次握手完成的socket,并将它关联到vfs上(其实操作和调用sys_socket时新建一个socket类似).然后返回.这里还有个要注意的,如果这个传递给accept的socket是非阻塞的话,就算accept队列为空,也会直接返回,而是阻塞的话就会休眠掉,等待accept队列有数据后唤醒他.
接下来我们就来看它的实现,accept对应的系统调用是 sys_accept,而他则会调用do_accept,因此我们直接来看do_accept:
可以看到流程很简单,最终的实现都集中在inet_accept中了.而inet_accept主要做的就是
1 调用inet_csk_accept来进行对accept队列的操作.它会返回取得的sock.
2 将从inet_csk_accept返回的sock链接到传递进来的(也就是在do_accept中new的socket)中.这里就知道我们上面为什么只需要new一个socket而不是sock了.因为sock我们是直接从accept队列中取得的.
3 设置新的socket的状态为SS_CONNECTED.
inet_csk_accept就是从accept队列中取出sock然后返回.
在看他的源码之前先来看几个相关函数的实现:
首先是reqsk_queue_empty,他用来判断accept队列是否为空:
然后是reqsk_queue_get_child,他主要是从accept队列中得到一个sock:
这里还有一个inet_csk_wait_for_connect,它是用来在accept队列为空的情况下,休眠掉一段时间 (这里每个socket都有一个等待队列的(等待队列的用法请google,我这里就不阐述了).这里是每个调用的进程都会声明一个wait队列,然后将它连接到主的socket的等待队列链表中,然后休眠,等到唤醒.
然后来看inet_csk_accept的源码,这里有个阻塞和非阻塞的问题.非阻塞的话会直接返回的,就算accept队列为空.这个时侯设置errno为-EAGAIN.
最后来大概分析下connect的实现.它的具体流程是:
1 由fd得到socket,并且将地址复制到内核空间
2 调用inet_stream_connect进行主要的处理.
这里要注意connect也有个阻塞和非阻塞的区别,阻塞的话调用inet_wait_for_connect休眠,等待握手完成,否则直接返回.
然后来看inet_stream_connect,他的主要工作是:
1 判断socket的状态.只有当为SS_UNCONNECTED也就是非连接状态时才调用tcp_v4_connect来进行连接处理.
2 判断tcp的状态sk_state只能为TCPF_SYN_SENT或者TCPF_SYN_RECV,才进入相关处理.
3 如果状态合适并且socket为阻塞模式则调用inet_wait_for_connect进入休眠等待握手完成,否则直接返回,并设置错误号为EINPROGRESS.
tcp_v4_connect的源码就不分析了,我这里只大概的介绍下他的流程:
1 判断地址的一些合法性.
2 调用ip_route_connect来查找出去的路由(包括查找临时端口等等).
3 设置sock的状态为TCP_SYN_SENT,并调用inet_hash_connect来查找一个临时端口(也就是我们出去的端口),并加入到对应的hash链表(具体操作和get_port很相似).
4 调用tcp_connect来完成最终的操作.这个函数主要用来初始化将要发送的syn包(包括窗口大小isn等等),然后将这个sk_buffer加入到socket的写队列.最终调用tcp_transmit_skb传输到3层.再往下的操作就可以看我前面的blog了.
最后来看下3次握手的客户端的状态变化,还是看tcp_rcv_state_process函数,这里我们进来的socket假设就是TCP_SYN_SENT状态,也就是在等待syn和ack分节:
然后来看tcp_rcv_synsent_state_process中的状态变化:
这里如果只接受到syn,则三次握手还没完成,我们还在等待最后一个ack,因此此时有数据报的话,会再次落入tcp_rcv_state_process函数:
其实accept的作用很简单,就是从accept队列中取出三次握手完成的socket,并将它关联到vfs上(其实操作和调用sys_socket时新建一个socket类似).然后返回.这里还有个要注意的,如果这个传递给accept的socket是非阻塞的话,就算accept队列为空,也会直接返回,而是阻塞的话就会休眠掉,等待accept队列有数据后唤醒他.
接下来我们就来看它的实现,accept对应的系统调用是 sys_accept,而他则会调用do_accept,因此我们直接来看do_accept:
long do_accept(int fd, struct sockaddr __user *upeer_sockaddr, int __user *upeer_addrlen, int flags) { struct socket *sock, *newsock; struct file *newfile; int err, len, newfd, fput_needed; struct sockaddr_storage address; ............................................. ///这个函数前面已经分析过了,也就是通过fd,得到相应的socket. sock = sockfd_lookup_light(fd, &err, &fput_needed); if (!sock) goto out; err = -ENFILE; ///新建一个socket,也就是这个函数将要返回的socket.这里注意我们得到的是一个socket,而不是sock.下面会解释为什么这么做. if (!(newsock = sock_alloc())) goto out_put; newsock->type = sock->type; newsock->ops = sock->ops; /* * We don't need try_module_get here, as the listening socket (sock) * has the protocol module (sock->ops->owner) held. */ __module_get(newsock->ops->owner); ///找到一个新的可用的文件句柄,以及file结构.是为了与刚才新建的socket关联起来. newfd = sock_alloc_fd(&newfile, flags & O_CLOEXEC); if (unlikely(newfd < 0)) { err = newfd; sock_release(newsock); goto out_put; } ///将新的socket和file关联起来.(这里所做的和我们第一篇所分析的信件socket的步骤是一样的,不理解的,可以去看我前面的blog err = sock_attach_fd(newsock, newfile, flags & O_NONBLOCK); if (err < 0) goto out_fd_simple; err = security_socket_accept(sock, newsock); if (err) goto out_fd; ///调用inet_accept err = sock->ops->accept(sock, newsock, sock->file->f_flags); if (err < 0) goto out_fd; ///这里也就是取得accept到的句柄的源地址.也就是填充传递进来的upeer_sockaddr. if (upeer_sockaddr) { if (newsock->ops->getname(newsock, (struct sockaddr *)&address, &len, 2) < 0) { err = -ECONNABORTED; goto out_fd; } err = move_addr_to_user((struct sockaddr *)&address, len, upeer_sockaddr, upeer_addrlen); if (err < 0) goto out_fd; } /* File flags are not inherited via accept() unlike another OSes. */ ///最终将新的file结构和fd关联起来,其实也就是最终将这个fd关联到当前进程的files中. fd_install(newfd, newfile); err = newfd; security_socket_post_accept(sock, newsock); out_put: ///文件描述符的引用计数加一. fput_light(sock->file, fput_needed); out: ///返回句柄. return err; ....................................... }
可以看到流程很简单,最终的实现都集中在inet_accept中了.而inet_accept主要做的就是
1 调用inet_csk_accept来进行对accept队列的操作.它会返回取得的sock.
2 将从inet_csk_accept返回的sock链接到传递进来的(也就是在do_accept中new的socket)中.这里就知道我们上面为什么只需要new一个socket而不是sock了.因为sock我们是直接从accept队列中取得的.
3 设置新的socket的状态为SS_CONNECTED.
int inet_accept(struct socket *sock, struct socket *newsock, int flags) { struct sock *sk1 = sock->sk; int err = -EINVAL; ///调用inet_csk_accept. struct sock *sk2 = sk1->sk_prot->accept(sk1, flags, &err); if (!sk2) goto do_err; lock_sock(sk2); ///测试tcp连接的状态. WARN_ON(!((1 << sk2->sk_state) & (TCPF_ESTABLISHED | TCPF_CLOSE_WAIT | TCPF_CLOSE))); ///将返回的sock链接到socket. sock_graft(sk2, newsock); ///设置状态. newsock->state = SS_CONNECTED; err = 0; release_sock(sk2); do_err: return err; }
inet_csk_accept就是从accept队列中取出sock然后返回.
在看他的源码之前先来看几个相关函数的实现:
首先是reqsk_queue_empty,他用来判断accept队列是否为空:
static inline int reqsk_queue_empty(struct request_sock_queue *queue) { return queue->rskq_accept_head == NULL; }
然后是reqsk_queue_get_child,他主要是从accept队列中得到一个sock:
static inline struct sock *reqsk_queue_get_child(struct request_sock_queue *queue, struct sock *parent) { ///首先从accept队列中remove这个socket并返回. struct request_sock *req = reqsk_queue_remove(queue); ///取得socket. struct sock *child = req->sk; WARN_ON(child == NULL); ///这里主要是将sk_ack_backlog减一,也就是accept当前的数目减一. sk_acceptq_removed(parent); __reqsk_free(req); return child; }
这里还有一个inet_csk_wait_for_connect,它是用来在accept队列为空的情况下,休眠掉一段时间 (这里每个socket都有一个等待队列的(等待队列的用法请google,我这里就不阐述了).这里是每个调用的进程都会声明一个wait队列,然后将它连接到主的socket的等待队列链表中,然后休眠,等到唤醒.
static int inet_csk_wait_for_connect(struct sock *sk, long timeo) { struct inet_connection_sock *icsk = inet_csk(sk); ///定义一个waitqueue. DEFINE_WAIT(wait); int err; .................................................. for (;;) { ///这里也就是把当前的进程的等待队列挂入sk中的sk_sleep队列,sk也就是主的那个socket. prepare_to_wait_exclusive(sk->sk_sleep, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE); release_sock(sk); ///再次判断是否为空. if (reqsk_queue_empty(&icsk->icsk_accept_queue)) ///这个函数里面会休眠timeo时间(调用schedule让出cpu),或者被当accept队列有数据时唤醒(我们前面也有介绍这个)主的等待队列链表., timeo = schedule_timeout(timeo); lock_sock(sk); err = 0; ///非空则跳出. if (!reqsk_queue_empty(&icsk->icsk_accept_queue)) break; err = -EINVAL; if (sk->sk_state != TCP_LISTEN) break; err = sock_intr_errno(timeo); if (signal_pending(current)) break; ///设置错误号. err = -EAGAIN; ///时间为0则直接退出. if (!timeo) break; } ///这里也就会从sk_sleep中remove掉当前的wait队列. finish_wait(sk->sk_sleep, &wait); return err; }
然后来看inet_csk_accept的源码,这里有个阻塞和非阻塞的问题.非阻塞的话会直接返回的,就算accept队列为空.这个时侯设置errno为-EAGAIN.
struct sock *inet_csk_accept(struct sock *sk, int flags, int *err) { struct inet_connection_sock *icsk = inet_csk(sk); struct sock *newsk; int error; lock_sock(sk); /* We need to make sure that this socket is listening, * and that it has something pending. */ error = -EINVAL; ///sk也就是主socket,他的状态我们前面也讲过会一直是TCP_LISTEN. if (sk->sk_state != TCP_LISTEN) goto out_err; ///然后判断accept队列是否为空 if (reqsk_queue_empty(&icsk->icsk_accept_queue)) { ///如果是O_NONBLOCK,则返回0,此时下面的inet_csk_wait_for_connect也就会立即返回. long timeo = sock_rcvtimeo(sk, flags & O_NONBLOCK); /* If this is a non blocking socket don't sleep */ error = -EAGAIN; if (!timeo) goto out_err; ///休眠或者立即返回. error = inet_csk_wait_for_connect(sk, timeo); if (error) goto out_err; } ///得到sock并从accept队列中remove. newsk = reqsk_queue_get_child(&icsk->icsk_accept_queue, sk); WARN_ON(newsk->sk_state == TCP_SYN_RECV); out: release_sock(sk); return newsk; out_err: newsk = NULL; *err = error; goto out; }
最后来大概分析下connect的实现.它的具体流程是:
1 由fd得到socket,并且将地址复制到内核空间
2 调用inet_stream_connect进行主要的处理.
这里要注意connect也有个阻塞和非阻塞的区别,阻塞的话调用inet_wait_for_connect休眠,等待握手完成,否则直接返回.
asmlinkage long sys_connect(int fd, struct sockaddr __user *uservaddr, int addrlen) { struct socket *sock; struct sockaddr_storage address; int err, fput_needed; ///得到socket. sock = sockfd_lookup_light(fd, &err, &fput_needed); if (!sock) goto out; ///拷贝地址. err = move_addr_to_kernel(uservaddr, addrlen, (struct sockaddr *)&address); if (err < 0) goto out_put; err = security_socket_connect(sock, (struct sockaddr *)&address, addrlen); if (err) goto out_put; ///调用处理函数. err = sock->ops->connect(sock, (struct sockaddr *)&address, addrlen, sock->file->f_flags); out_put: fput_light(sock->file, fput_needed); out: return err; }
然后来看inet_stream_connect,他的主要工作是:
1 判断socket的状态.只有当为SS_UNCONNECTED也就是非连接状态时才调用tcp_v4_connect来进行连接处理.
2 判断tcp的状态sk_state只能为TCPF_SYN_SENT或者TCPF_SYN_RECV,才进入相关处理.
3 如果状态合适并且socket为阻塞模式则调用inet_wait_for_connect进入休眠等待握手完成,否则直接返回,并设置错误号为EINPROGRESS.
int inet_stream_connect(struct socket *sock, struct sockaddr *uaddr, int addr_len, int flags) { struct sock *sk = sock->sk; int err; long timeo; lock_sock(sk); ............................................ switch (sock->state) { default: err = -EINVAL; goto out; case SS_CONNECTED: err = -EISCONN; goto out; case SS_CONNECTING: err = -EALREADY; /* Fall out of switch with err, set for this state */ break; case SS_UNCONNECTED: err = -EISCONN; if (sk->sk_state != TCP_CLOSE) goto out; ///调用tcp_v4_connect来处理连接.主要是发送syn. err = sk->sk_prot->connect(sk, uaddr, addr_len); if (err < 0) goto out; ///设置状态. sock->state = SS_CONNECTING; ///设置错误号. err = -EINPROGRESS; break; } ///和上面的处理一样,如果非阻塞返回0,否则返回timeo. timeo = sock_sndtimeo(sk, flags & O_NONBLOCK); if ((1 << sk->sk_state) & (TCPF_SYN_SENT | TCPF_SYN_RECV)) { ///如果非阻塞则直接返回.否则进入休眠等待三次握手完成并唤醒他.(这个函数和上面的inet_csk_wait_for_connect函数实现很类似,因此这里就不分析了) if (!timeo || !inet_wait_for_connect(sk, timeo)) goto out; err = sock_intr_errno(timeo); if (signal_pending(current)) goto out; } /* Connection was closed by RST, timeout, ICMP error * or another process disconnected us. */ if (sk->sk_state == TCP_CLOSE) goto sock_error; ///设置socket状态.为已连接. sock->state = SS_CONNECTED; err = 0; out: release_sock(sk); return err; sock_error: err = sock_error(sk) ? : -ECONNABORTED; sock->state = SS_UNCONNECTED; if (sk->sk_prot->disconnect(sk, flags)) sock->state = SS_DISCONNECTING; goto out; }
tcp_v4_connect的源码就不分析了,我这里只大概的介绍下他的流程:
1 判断地址的一些合法性.
2 调用ip_route_connect来查找出去的路由(包括查找临时端口等等).
3 设置sock的状态为TCP_SYN_SENT,并调用inet_hash_connect来查找一个临时端口(也就是我们出去的端口),并加入到对应的hash链表(具体操作和get_port很相似).
4 调用tcp_connect来完成最终的操作.这个函数主要用来初始化将要发送的syn包(包括窗口大小isn等等),然后将这个sk_buffer加入到socket的写队列.最终调用tcp_transmit_skb传输到3层.再往下的操作就可以看我前面的blog了.
最后来看下3次握手的客户端的状态变化,还是看tcp_rcv_state_process函数,这里我们进来的socket假设就是TCP_SYN_SENT状态,也就是在等待syn和ack分节:
int tcp_rcv_state_process(struct sock *sk, struct sk_buff *skb, struct tcphdr *th, unsigned len) { .......................................... switch (sk->sk_state) { case TCP_CLOSE: goto discard; case TCP_LISTEN: .................................. case TCP_SYN_SENT: ///进入对应的状态机处理函数. queued = tcp_rcv_synsent_state_process(sk, skb, th, len); if (queued >= 0) return queued; /* Do step6 onward by hand. */ tcp_urg(sk, skb, th); __kfree_skb(skb); tcp_data_snd_check(sk); return 0; }
然后来看tcp_rcv_synsent_state_process中的状态变化:
static int tcp_rcv_synsent_state_process(struct sock *sk, struct sk_buff *skb, struct tcphdr *th, unsigned len) { .................. if (th->ack) { .................................... ///如果是rst分节,则进行相关处理, if (th->rst) { tcp_reset(sk); goto discard; } ///如果过来的ack分节没有syn分节则直接丢掉这个包,然后返回. if (!th->syn) goto discard_and_undo; .................................................. ///如果校验都通过则设置状态为TCP_ESTABLISHED,下面就会发送最后一个ack分节. tcp_set_state(sk, TCP_ESTABLISHED); ....................................... } .................................................... if (th->syn) { ///如果只有syn分节,则此时设置状态为TCP_SYN_RECV. tcp_set_state(sk, TCP_SYN_RECV); ................................... ///发送ack分节给对方. tcp_send_synack(sk); goto discard; #endif } ................... }
这里如果只接受到syn,则三次握手还没完成,我们还在等待最后一个ack,因此此时有数据报的话,会再次落入tcp_rcv_state_process函数:
if (th->ack) { ///是否这个ack可被接受. int acceptable = tcp_ack(sk, skb, FLAG_SLOWPATH); switch (sk->sk_state) { case TCP_SYN_RECV: if (acceptable) { tp->copied_seq = tp->rcv_nxt; smp_mb(); ///设置为TCP_ESTABLISHED,三次握手完成. tcp_set_state(sk, TCP_ESTABLISHED); sk->sk_state_change(sk); ///唤醒休眠在connect的队列. if (sk->sk_socket) sk_wake_async(sk, SOCK_WAKE_IO, POLL_OUT); ........................................ } else { return 1; } break;
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