linux-socket

socket系統調用

socket函數族在系統調用時，同樣遵循我上篇博客的 用戶態->內核態，但是，我在尋找sys_socket定義時，只有函數聲明

asmlinkage long sys_socket(int, int, int);

那麼它的實現在哪兒呢？這裏就需要有技巧了！

這樣實現都在net/socket.c文件。以socket函數爲例，

SYSCALL_DEFINE3(socket, int, family, int, type, int, protocol)，SYSCALL_DEFINEx是一個定義宏，x是輸入的參數。

#define SYSCALL_DEFINE0(name)       asmlinkage long sys_##name(void)
#define SYSCALL_DEFINE1(name, ...) SYSCALL_DEFINEx(1, _##name, __VA_ARGS__)
#define SYSCALL_DEFINE2(name, ...) SYSCALL_DEFINEx(2, _##name, __VA_ARGS__)
#define SYSCALL_DEFINE3(name, ...) SYSCALL_DEFINEx(3, _##name, __VA_ARGS__)
#define SYSCALL_DEFINE4(name, ...) SYSCALL_DEFINEx(4, _##name, __VA_ARGS__)
#define SYSCALL_DEFINE5(name, ...) SYSCALL_DEFINEx(5, _##name, __VA_ARGS__)
#define SYSCALL_DEFINE6(name, ...) SYSCALL_DEFINEx(6, _##name, __VA_ARGS__)

#define SYSCALL_DEFINEx(x, sname, ...)				\
	__SYSCALL_DEFINEx(x, sname, __VA_ARGS__)

#define __SYSCALL_DEFINEx(x, name, ...)					\
	asmlinkage long sys##name(__SC_DECL##x(__VA_ARGS__));		\
	static inline long SYSC##name(__SC_DECL##x(__VA_ARGS__));	\
	asmlinkage long SyS##name(__SC_LONG##x(__VA_ARGS__))		\
	{								\
		__SC_TEST##x(__VA_ARGS__);				\
		return (long) SYSC##name(__SC_CAST##x(__VA_ARGS__));	\
	}								\
	SYSCALL_ALIAS(sys##name, SyS##name);				\
	static inline long SYSC##name(__SC_DECL##x(__VA_ARGS__))

#ifdef CONFIG_PPC64
#define SYSCALL_ALIAS(alias, name)					\
	asm ("\t.globl " #alias "\n\t.set " #alias ", " #name "\n"	\
	     "\t.globl ." #alias "\n\t.set ." #alias ", ." #name)
#else
#if defined(CONFIG_ALPHA) || defined(CONFIG_MIPS)
#define SYSCALL_ALIAS(alias, name)					\
	asm ( #alias " = " #name "\n\t.globl " #alias)
#else
#define SYSCALL_ALIAS(alias, name)					\
	asm ("\t.globl " #alias "\n\t.set " #alias ", " #name)
#endif
#endif

複雜哈！

---

接着看socket族函數。

socket

#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>

int socket(int domain, int type, int protocol);

/* Supported address families. */
#define AF_UNSPEC	0
#define AF_UNIX		1	/* Unix domain sockets 		*/
#define AF_LOCAL	1	/* POSIX name for AF_UNIX	*/
#define AF_INET		2	/* Internet IP Protocol 	*/
#define AF_AX25		3	/* Amateur Radio AX.25 		*/
#define AF_IPX		4	/* Novell IPX 			*/
...

enum sock_type {
	SOCK_STREAM	= 1,
	SOCK_DGRAM	= 2,
	SOCK_RAW	= 3,
	SOCK_RDM	= 4,
	SOCK_SEQPACKET	= 5,
	SOCK_DCCP	= 6,
	SOCK_PACKET	= 10,
};

bind

#include<sys/socket.h>

int bind(int sockfd,  const struct sockaddr, socklen_t addrlen);
返回值表示綁定操作是否成功，0表示成功， -1表示不成功。

listen

#include<sys/socket.h>

int listen(int sockfd, int backlog);
成功返回0，失敗返回-1，設置errno

EADDRINUSE：另一個socket也在監聽同一個端口。
EBADF：參數sockfd爲非法的文件描述符。
ENOTSOCK：參數sockfd不是文件描述符。
EOPNOTSUPP：套接字類型不支持listen操作。

accept

#include <sys/socket.h>

int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
返回值成功時返回非負值，失敗時返回-1

connect

#include <sys/socket.h>

int connect (int sockfd,struct sockaddr * serv_addr,int addrlen);
成功時返回0，失敗返回-1.設置errno

13 EACCES, EPERM 用戶試圖在套接字廣播標誌沒有設置的情況下連接廣播地址或由於防火牆策略導致連接失敗。
98 EADDRINUSE本地地址處於使用狀態。
97 EAFNOSUPPORT參數serv_add中的地址非合法地址。
11 EAGAIN沒有足夠空閒的本地端口。
114 EALREADY套接字爲非阻塞套接字，並且原來的連接請求還未完成。
9EBADF 非法的文件描述符。
111 ECONNREFUSED遠程地址並沒有處於監聽狀態。
14 EFAULT 指向套接字結構體的地址非法。
115 EINPROGRESS套接字爲非阻塞套接字，且連接請求沒有立即完成。
4 EINTR 系統調用的執行由於捕獲中斷而中止。
106 EISCONN 已經連接到該套接字。
101 ENETUNREACH網絡不可到達。
88 ENOTSOCK 文件描述符不與套接字相關。
110 ETIMEDOUT 連接超時

close

#include<sys/socket.h>

int close(int sockfd);
成功返回0，失敗返回-1

 

---

這裏的數據結構主要涉及兩個，struct sockaddr和struct socket_in。

這兩個結構因果可以查閱資料。大致就是編碼時需要使用struct socket_in，在往內核時轉換成struct sockaddr。

---

這裏我在linux環境下寫了一個TCP server和client。
server代碼

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <netdb.h>
#include <sys/types.h>
#include <netinet/in.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>

#define SERVER_PORT_TEST 		61375
#define SERVER_BACKLOG_TEST		5
#define BUFF_MAX_SIZE			1024
#define LOOPBACK_ADDR			0x7f000001
#define EXIT_STR			    "exit"

/* server */
int main()
{
	struct sockaddr_in serAddr;
	struct sockaddr_in cliAddr;
	int serfd;
	int serfdCon;
	int nBytes;
	char msg[BUFF_MAX_SIZE] = "Hello...\n";
	unsigned int cli_len;
	int iRet;

	serfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
	if (serfd<0){
		printf("serfd socket error\n");
		exit(0);
	}
	printf("socket success create, socket :%d\n", serfd);
	memset(&serAddr, 0, sizeof(struct sockaddr_in));
	serAddr.sin_family = AF_INET;
	serAddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
	serAddr.sin_port = htons(SERVER_PORT_TEST);
	iRet = bind(serfd, (struct sockaddr *)&serAddr, sizeof(struct sockaddr_in));
	if (iRet<0){
		printf("socket bind error\n");
		exit(0);
	}
	iRet = listen(serfd, SERVER_BACKLOG_TEST);
	if (iRet<0){
		printf("socket listen error\n");
		exit(0);
	}
	for (;;){
		cli_len = sizeof(struct sockaddr_in);
		serfdCon = accept(serfd, (struct sockaddr *)&cliAddr, &cli_len);
		if (serfdCon<0)
			exit(0);
		printf("tcp connect established, socket:%d, client addr:%s\n", serfdCon, inet_ntoa(cliAddr.sin_addr));

		write(serfdCon, msg, strlen(msg));
		while(1){
			memset(msg, 0, BUFF_MAX_SIZE);
			nBytes = read(serfdCon, msg, BUFF_MAX_SIZE);
			if (nBytes>0){
				printf("msg:%s\n", msg);
				if (!strcmp(msg, EXIT_STR)) break;
				write(serfdCon, msg, strlen(msg));
			}
		}
		close(serfd);
		exit(0);
	}
}

client代碼

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <netdb.h>
#include <sys/types.h>
#include <netinet/in.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>

#define SERVER_PORT_TEST 		61375
#define SERVER_BACKLOG_TEST		5
#define BUFF_MAX_SIZE			1024
#define LOOPBACK_ADDR			0x7f000001
#define EXIT_STR			    "exit"

/*client*/
int main()
{
	struct sockaddr_in serAddr;
	struct sockaddr_in cliAddr;
	int sockfd;
	int nBytes;
	char msg[BUFF_MAX_SIZE] = {0};
	unsigned int cli_len;
	int iRet;

	sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
	if (sockfd<0)
		exit(0);
	memset(&serAddr, 0, sizeof(struct sockaddr_in));
	serAddr.sin_family = AF_INET;
	serAddr.sin_addr.s_addr = htonl(LOOPBACK_ADDR);
	serAddr.sin_port = htons(SERVER_PORT_TEST);
	iRet = connect(sockfd, (struct sockaddr* )&serAddr, sizeof(struct sockaddr_in));
	while(1){
		nBytes = read(sockfd, msg, BUFF_MAX_SIZE);
		if (nBytes>0){
			msg[nBytes] = '\0';
			printf("msgRecv:%s\n", msg);
			memset(msg, 0, BUFF_MAX_SIZE);
			fgets(msg, BUFF_MAX_SIZE, stdin);
			if (msg[0] != '\n')
				msg[strlen(msg)-1] = '\0';
			write(sockfd, msg, strlen(msg));
			if (!strcmp(msg, EXIT_STR)) break;
		}
	}
	close(sockfd);
	exit(0);
}

效果圖如下：

考慮到服務器端應當支持多併發，accept之後需要用fork和exec配合。

---