TCP/IP学习(27)——协议初始化与简要的接收/发送流程

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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;
   
7. 
   
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;
   
4. 
   
5.     rc = proto_register(&udp_prot, 1);
   
6.     if (rc)
   
7.         goto out_unregister_tcp_proto;
   
8. 
   
9.     rc = proto_register(&raw_prot, 1);
   
10.     if (rc)
    
11.         goto out_unregister_udp_proto;
    
12. 
    
13.     /*
    
14.      *    Tell SOCKET that we are alive...
    
15.      */
    

     /* 注册Inet familiy*/

1.     (void)sock_register(&inet_family_ops);
   
2. 
   
3. #ifdef CONFIG_SYSCTL
   
4.     ip_static_sysctl_init();
   
5. #endif
   
6. 
   
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
    
11. 
    
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.      */
   
4. 
   
5.     arp_init();
   
6. 
   
7.     /*
   
8.      *    Set the IP module up
   
9.      */
   
10. 
    
11.     ip_init();
    
12. 
    
13.     tcp_v4_init();
    
14. 
    
15.     /* Setup TCP slab cache for open requests. */
    
16.     tcp_init();
    
17. 
    
18.     /* Setup UDP memory threshold */
    
19.     udp_init();
    
20. 
    
21.     /* Add UDP-Lite (RFC 3828) */
    
22.     udplite4_register();
    
23. 
    
24.     /*
    
25.      *    Set the ICMP layer up
    
26.      */
    
27. 
    
28.     if (icmp_init() < 0)
    
29.         panic("Failed to create the ICMP control socket.\n");
    
30. 
    
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.      */
    
41. 
    
42.     if (init_ipv4_mibs())
    
43.         printk(KERN_CRIT "inet_init: Cannot init ipv4 mibs\n");
    
44. 
    
45.     ipv4_proc_init();
    
46. 
    
47.     ipfrag_init();
    

     

     /*

     这个将IP协议注册L2层

     */

1.     dev_add_pack(&ip_packet_type);
   
2. 
   
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。