TCP/IP学习(27)——协议初始化与简要的接收/发送流程

2021-08-28 06:32:43

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;

  8.     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;

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

  9.     rc = proto_register(&raw_prot, 1);
  10.     if (rc)
  11.         goto out_unregister_udp_proto;

  13.     /*
  14.      *    Tell SOCKET that we are alive...
  15.      */
     /* 注册Inet familiy*/
  1.     (void)sock_register(&inet_family_ops);

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

  7.     /*
  8.      *    Add all the base protocols.
  9.      */
     /*
     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

  12.     /* Register the socket-side information for inet_create. */
  13.     /* 初始化inetsw */
  14.     for (r = &inetsw[0]; r < &inetsw[SOCK_MAX]; ++r)
  15.         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.      */

  5.     arp_init();

  7.     /*
  8.      *    Set the IP module up
  9.      */

  11.     ip_init();

  13.     tcp_v4_init();

  15.     /* Setup TCP slab cache for open requests. */
  16.     tcp_init();

  18.     /* Setup UDP memory threshold */
  19.     udp_init();

  21.     /* Add UDP-Lite (RFC 3828) */
  22.     udplite4_register();

  24.     /*
  25.      *    Set the ICMP layer up
  26.      */

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

  31.     /*
  32.      *    Initialise the multicast router
  33.      */
  34. #if defined(CONFIG_IP_MROUTE)
  35.     if (ip_mr_init())
  36.         printk(KERN_CRIT "inet_init: Cannot init ipv4 mroute\n");
  37. #endif
  38.     /*
  39.      *    Initialise per-cpu ipv4 mibs
  40.      */

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

  45.     ipv4_proc_init();

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

  3.     rc = 0;
  4. out:
  5.     return rc;
  6. out_unregister_udp_proto:
  7.     proto_unregister(&udp_prot);
  8. out_unregister_tcp_proto:
  9.     proto_unregister(&tcp_prot);
  10. out_free_reserved_ports:
  11.     kfree(sysctl_local_reserved_ports);
  12.     goto out;
  13. }
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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