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摘自:http://blog.chinaunix.net/uid-23629988-id-3080166.html
作者:gfree.wind@gmail.com
博客:blog.focus-linux.net linuxfocus.blog.chinaunix.net 本文的copyleft归gfree.wind@gmail.com所有,使用GPL发布,可以自由拷贝,转载。但转载请保持文档的完整性,注明原作者及原链接,严禁用于任何商业用途。 ====================================================================================================== 对于socket编程,我们都知道socket也是一个文件描述符,那么socket与VFS之间究竟是如何关联的呢? 首先,创建socket的函数,socket.c的函数SYSCALL_DEFINE3(socket, int, family, int, type, int, protocol) 在成功创建了socket以后,通过函数sock_map_fd,将创建的struct socket结构映射为一个文件描述符。 - /* sock为成功创建的struct socket *sock类型, 而retval为映射后的文件描述符 */
- retval = sock_map_fd(sock, flags & (O_CLOEXEC | O_NONBLOCK));
- if (retval < 0)
- goto out_release;
- int sock_map_fd(struct socket *sock, int flags)
- {
- struct file *newfile;
- /* 将sock映射为一个文件描述符fd */
- int fd = sock_alloc_file(sock, &newfile, flags);
/* 映射成功后,将fd加入到当前进程的文件描述符表中 */ - if (likely(fd >= 0))
- fd_install(fd, newfile);
-
- return fd;
- }
- static int sock_alloc_file(struct socket *sock, struct file **f, int flags)
- {
- struct qstr name = { .name = "" };
- struct path path;
- struct file *file;
- int fd;
该函数名字稍微有点晦涩。看上去像是获得fd_flags,但是实际上是获得fd。 我个人觉得名字叫做get_unused_fd_with_flags更好一些,这样还是突出是获得fd - fd = get_unused_fd_flags(flags);
- if (unlikely(fd < 0))
- return fd;
申请新的dentry,用socket对应的inode——该inode实际上是与socket同时申请下来的,参见 struct socket_ alloc结构 , sock_mnt为一个全局变量,为sockfs的文件系统挂载点。 - path.dentry = d_alloc(sock_mnt->mnt_sb->s_root, &name);
- if (unlikely(!path.dentry)) {
- put_unused_fd(fd);
- return -ENOMEM;
- }
- path.mnt = mntget(sock_mnt);
将sockfs的dentry操作函数,和文件操作函数分别绑定到dentry和inode上。 - path.dentry->d_op = &sockfs_dentry_operations;
- d_instantiate(path.dentry, SOCK_INODE(sock));
- SOCK_INODE(sock)->i_fop = &socket_file_ops;
/* 申请file,并将前面的dentry path与file关联起来 */ - file = alloc_file(&path, FMODE_READ | FMODE_WRITE,
- &socket_file_ops);
- if (unlikely(!file)) {
- /* drop dentry, keep inode */
- atomic_inc(&path.dentry->d_inode->i_count);
- path_put(&path);
- put_unused_fd(fd);
- return -ENFILE;
- }
-
- sock->file = file;
- file->f_flags = O_RDWR | (flags & O_NONBLOCK);
- file->f_pos = 0;
- file->private_data = sock;
-
- *f = file;
- return fd;
- }
进入 get_unused_fd_flags->alloc_fd - */
- int alloc_fd(unsigned start, unsigned flags)
- {
- struct files_struct *files = current->files;
- unsigned int fd;
- int error;
- struct fdtable *fdt;
- spin_lock(&files->file_lock);
- repeat:
- /* 得到该进程的文件描述符表 */
- fdt = files_fdtable(files);
- /* 从start开始查找 */
- fd = start;
- /*
- files->next_fd为上一次查找确定的下一个可用空闲的文件描述符。
- 那么这次可以直接使用next_fd
- */
- if (fd < files->next_fd)
- fd = files->next_fd;
/* 当fd小于目前进程支持的最大的描述符号,那么可以通过fds_bits位图,从fd位开始查找, - if (fd < fdt->max_fds)
- fd = find_next_zero_bit(fdt->open_fds->fds_bits,
- fdt->max_fds, fd);
- /* 如需要则扩展文件描述符表 */
- error = expand_files(files, fd);
- if (error < 0)
- goto out;
-
- /*
- * If we needed to expand the fs array we
- * might have blocked - try again.
- */
- if (error)
- goto repeat;
当start大于next_fd时,不会设置next_fd以避免文件描述符的不连续 - if (start <= files->next_fd)
- files->next_fd = fd + 1;
- FD_SET(fd, fdt->open_fds);
- if (flags & O_CLOEXEC)
- FD_SET(fd, fdt->close_on_exec);
- else
- FD_CLR(fd, fdt->close_on_exec);
- error = fd;
- #if 1
- /* Sanity check */
- if (rcu_dereference_raw(fdt->fd[fd]) != NULL) {
- printk(KERN_WARNING "alloc_fd: slot %d not NULL!\n", fd);
- rcu_assign_pointer(fdt->fd[fd], NULL);
- }
- #endif
-
- out:
- spin_unlock(&files->file_lock);
- return error;
- }
今天是socket如何挂载到VFS的流程,还剩下一小部分这个流程的代码。下一次会将剩下的代码学习完毕,以及如何从VFS到socket流程 摘自:http://blog.chinaunix.net/uid-23629988-id-3080166.html
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- {
- struct fdtable *fdt;
-
- fdt = files_fdtable(files);
-
- /*
- * N.B. For clone tasks sharing a files structure, this test
- * will limit the total number of files that can be opened.
- */
- /* 检查是否超过当前进程限定的最大可打开文件数 */
- if (nr >= rlimit(RLIMIT_NOFILE))
- return -EMFILE;
-
- /* Do we need to expand? */
- /*
- 如果nr小于max_fds,即目前的文件表的个数已经超过了nr, 所以无需扩展。
- 这也说明,文件表只会增大,不会减小。
- */
- if (nr < fdt->max_fds)
- return 0;
-
- /* Can we expand? */
- /*
- 检查是否超过了系统限定的最大可打开文件数
- 注意前面的检查为当前进程的打开文件数,此处的检查为系统可打开的文件数——所有进程
- */
- if (nr >= sysctl_nr_open)
- return -EMFILE;
-
- /* All good, so we try */
- /* 真正去做expand*/
- return expand_fdtable(files, nr);
- }
- static int expand_fdtable(struct files_struct *files, int nr)
- __releases(files->file_lock)
- __acquires(files->file_lock)
- {
- struct fdtable *new_fdt, *cur_fdt;
-
- spin_unlock(&files->file_lock);
- /* 申请新的文件表 */
- new_fdt = alloc_fdtable(nr);
- spin_lock(&files->file_lock);
- if (!new_fdt)
- return -ENOMEM;
- /*
- * extremely unlikely race - sysctl_nr_open decreased between the check in
- * caller and alloc_fdtable(). Cheaper to catch it here...
- */
- /* 如注释所示,由于竞争,有可能在申请nr个数的新文件表时,修改了sysctl_nr_open,导致新的文件表个数 小于我们所需要的。所以,这里需要对new_fdt->max_fds和nr进行判断。如果小于nr,那么expand失败 */
- if (unlikely(new_fdt->max_fds <= nr)) {
- __free_fdtable(new_fdt);
- return -EMFILE;
- }
- /*
- * Check again since another task may have expanded the fd table while
- * we dropped the lock
- */
- cur_fdt = files_fdtable(files);
- /* 如注释所示,有可能另外一个进程已经扩展了文件表,所以这里再次判断 */
- if (nr >= cur_fdt->max_fds) {
- /* 复制文件表 */
- /* Continue as planned */
- copy_fdtable(new_fdt, cur_fdt);
- rcu_assign_pointer(files->fdt, new_fdt);
- /*
- 对于文件表结构struct files_struct,其成员变量fd_array为一个大小为NR_OPEN_DEFAULT的数 组。这是一种常用的技巧。一般来说,进程的打开的文件不会太多,所以可以直接使用一个比较小的数组,这 样可以提高效率避免二次分配,同时由于数组较小,并不会太浪费空间。当文件个数超过数组大小的时候,再 重新申请内存。*/
- if (cur_fdt->max_fds > NR_OPEN_DEFAULT)
- free_fdtable(cur_fdt);
- } else {
- /* Somebody else expanded, so undo our attempt */
- __free_fdtable(new_fdt);
- }
- return 1;
- }
expand_files结束之后,alloc_fd也学习完了,即宏get_unused_fd_flags也就结束了,那么我们就再次回到了函数sock_alloc_file,继续学习其调用的其它函数。
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