sys_socket->sock_create->__sock_create(入参有效性校验)->sock_alloc(申请分配新的inode，初始化inode->i_op=sockfs_inode_ops，创建socket)->[__sock_create]inet_create[pf->create]->[sys_socket]sock_map_fd[分配fd、创建file，并与sock之间相互关联]->sock_alloc_file(在sockfs中创建文件，设置sock->file = file、file->private_data = sock)->alloc_file(在sockfs中创建文件，设置file->f_op=socket_file_ops)->[sock_map_fd]fd_install(关联fd和file，current->files->fdt[fd]=file)

inet_create(sock类型为socket，sk为sock，从inetsw_array中查找对应的answer，sock->ops = answer->ops,创建初始化sk并与sock关联)->sk_alloc(从tcp_prot的slab中创建tcp_sock，初始化sk->sk_prot = sk->sk_prot_creator=answer->prot)->[inet_create]sock_init_data(sk->sk_socket = sock，sock->sk=sk，sk_data_ready等成员初始化工作)->[inet_create]tcp_v4_init_sock[sk->sk_prot->init](icsk->icsk_af_ops = &ipv4_specific、tcpmd5相关初始化tcp_sk(sk)->af_specific = &tcp_sock_ipv4_specific)->tcp_init_sock(初始化cwnd、sndbuf等TCP相关参数)

sock_mnt{sock_init}[sock_alloc]：sock_fs_type文件系统的superblock，文件系统相关操作 sockfs_ops sockfs_dentry_operations

inet_family_ops{inet_init}：对应famile为PF_INET的creat操作，sys_socket系统调用最终通过函数指针调用inet_create

2、bind

SYSCALL_DEFINE3(bind, int, fd, struct sockaddr __user *, umyaddr, int, addrlen)

sys_bind->sockfd_lookup_light(查找fd对应大的socket)->[sys_bind]move_addr_to_kernel(复制用户空间结构到sockaddr_storage)->inet_bind[sock->ops->bind]->inet_csk_get_port[sk->sk_prot->get_port]->inet_csk_bind_conflict[inet_csk(sk)->icsk_af_ops->bind_conflict]

sockfd_lookup_light(根据fd查找到socket)->sock_from_file(返回file->private_data)

inet_bind：

1、会根据ip_nonlocal_bind参数设置以及IP_TRANSPARENT、IP_FREEBIND选项决定是否允许绑定非合法IP

2、如果绑定端口号低于1024，判断是否有权绑定

3、TCP_CLOSE状态并且之前没有绑定过端口（inet->inet_num为0表示之前没有绑定过），才能重新绑定

4、绑定ip地址，inet->inet_rcv_saddr = inet->inet_saddr = addr->sin_addr.s_addr。inet_rcv_saddr用来做hash查找，inet_saddr用来做传输，广播和多播地址设置inet_saddr=0。

5、IP_BIND_ADDRESS_NO_PORT选项设置为1的时候不允许入参端口号为0，否则入参端口号为0代表由内核自动选择

6、调用inet_csk_get_port[sk->sk_prot->get_port]进行端口绑定操作

7、如果成功设置了有效的端口号，进行如下更新

if(inet->inet_rcv_saddr)
sk->sk_userlocks |= SOCK_BINDADDR_LOCK;
if(snum)
sk->sk_userlocks |= SOCK_BINDPORT_LOCK;
inet->inet_sport = htons(inet->inet_num);
inet->inet_daddr =0;
inet->inet_dport =0;

inet_csk_get_port：SO_BINDTODEVICE、SO_REUSEADDR、SO_REUSEPORT-生产中使用的多

SO_BINDTODEVICE选项可以设置绑定接口，即sk->sk_bound_dev_if，通过这个选项设置不同的接口后则可以绑定到相同的端口和ip地址上

SO_REUSEADDR:只要不为listen状态就可以重复绑定相同的地址端口。但是即使设置该选项，自动选择端口的时候仍然会尽量避免选定重复的IP和端口

SO_REUSEPORT：只要用户uid相同或已绑定的sk处于TW状态就可以抢占。设置SO_REUSEPORT选项后，同一个用户两个套接字可以同时listen相同的端口和地址，而SO_REUSEADDR则不行。

inet_get_local_port_range：

通过顺序锁保护获取ip_local_port_range参数范围

inet_is_local_reserved_port：

ip_local_reserved_ports参数的设置保存在Bit arrays数据结构中，判断一个端口是否为预留端口(需要编译宏CONFIG_SYSCTL生效)

inet_bind_hash[inet_csk_get_port]：

更新inet_sk(sk)->inet_num = snum，并把sk添加到对应tb的owners队列中

Q：不进行bind操作直接listen可以嘛？重复进行bind操作可以吗？listen状态进行重新绑定？---可以参考

A：不进行bind直接进行listen的时候会自动选择端口。不能重复进行bind操作。只能在closed状态下进行bind操作。

3、listen

SYSCALL_DEFINE2(listen, int, fd, int, backlog)

sys_listen(会在入参backlog和somaxconn之间取小向后传递)->sockfd_lookup_light->[sys_listen]inet_listen[sock->ops->listen]->inet_csk_listen_start->reqsk_queue_alloc(初始化icsk_accept_queue中的参数，包括TFO队列)->[inet_listen]inet_csk_get_port[sk->sk_prot->get_port]->[inet_listen]inet_hash[sk->sk_prot->hash]->__inet_hash

sock_net(sock->sk)->core.sysctl_somaxconn：/proc/sys/net/core/somaxconn 默认为128

inet_listen:

socket状态只有为SS_UNCONNECTED且类型为SOCK_STREAM才能进行listen操作
TCP状态只能是CLOSE或者LISTEN才能进行listen操作，LISTEN状态下进行listen操作的时候重新更新backlog，sk->sk_max_ack_backlog = backlog，fastopen队列的maxlen在listen后不能更新。
tcp_fastopen设置：如果TFO_SERVER_ENABLE(2)有设置，且没有通过socket选项初始化fastopen队列长度的时候

如果TFO_SERVER_WO_SOCKOPT1(0x400)设置，则更新fastopenq.max_qlen=min(backlog, somaxconn)

如果TFO_SERVER_WO_SOCKOPT2(0x800)设置，则更新fastopenq.max_qlen=min(backlog, tcp_fastopen)

inet_csk_listen_start:

初始化accept队列、逻辑TFO队列、TFO RST队列、逻辑半连接队列、delay ACK等

通过inet_csk_get_port[sk->sk_prot->get_port]获取port成功的时候，通过inet_hash把sock添加到listen队列

__inet_hash

根据绑定的本地端口和net空间散列到hash桶中，sk->sk_prot->h.hashinfo->listening_hash[inet_sk_listen_hashfn(sk)]，listening_hash哈希表大小为固定的INET_LHTABLE_SIZE(32)。

4、accept

SYSCALL_DEFINE3(accept, int, fd, struct sockaddr __user *, upeer_sockaddr, int __user *, upeer_addrlen) ->sys_accept4(fd, upeer_sockaddr, upeer_addrlen, 0)

SYSCALL_DEFINE4(accept4, int, fd, struct sockaddr __user *, upeer_sockaddr, int __user *, upeer_addrlen, int, flags)

sys_accept4->sockfd_lookup_light->[sys_accept4]sock_alloc(分配分配inode，创建新的child socket)->[sys_accept4]get_unused_fd_flags(分配fd)->[sys_accept4]sock_alloc_file(在文件系统创建文件)->[sys_accept4]inet_accept[sock->ops->accept](最后设置newsock状态为SS_CONNECTED)->inet_csk_accept[sk1->sk_prot->accept]->inet_csk_wait_for_connect(根据超时时间等待连接)->reqsk_queue_remove(从accept队列取出head)->[inet_accept](关联newsock和sk2)

inet_csk_accept:

如果sock状态不为LISTEN，返回错误

如果accept队列为空，根据O_NONBLOCK选择超时等待或者立即返回。超时时间sk->sk_rcvtimeo默认为MAX_SCHEDULE_TIMEOUT(有符号的longmax)，可以通过SO_RCVTIMEO选项来设置，设置值会向上取整到HZ精度。

accept后，普通连接直接释放req，TFO下如果连接还没完成三次握手则设置req->sk = NULL，否则同样释放req。

Q：多个进程或者线程同时accept先唤醒那个？---可以看下

A：多个程序运行产生的进程accept的时候，会根据随机数进行随机选择，参考__inet_lookup_listener

多个线程accept的时候，多个线程实际对应一个sk，accept的时候会把自己的wait描述符添加到等待队列的尾部。唤醒的时候则是从head先唤醒，因此多线程accept的时候，先accept的线程先被唤醒。

通过fork产生的多个进程的accept实际对应一个sk，处理与多线程accept相同。

Q：进程accept后进行fork，其中只有子进程进行close操作，连接会关闭嘛？---可以看下

A：不会，fork后父进程和子进程实际引用一个文件描述符，需要父进程和子进程都close后，TCP连接才会关闭。

5、connect

SYSCALL_DEFINE3(connect, int, fd, struct sockaddr __user *, uservaddr, int, addrlen)

sys_connect->sockfd_lookup_light->[sys_connect]inet_stream_connect[sock->ops->connect]->__inet_stream_connect->tcp_v4_connect[sk->sk_prot->connect]->[__inet_stream_connect]inet_wait_for_connect

__inet_stream_connect:

连接目标地址不能为AF_UNSPEC

socket状态为SS_UNCONNECTED，TCP状态为CLOSED才能进行连接

根据O_NONBLOCK计算超时时间

连接成功后更新socket状态为SS_CONNECTED

tcp_v4_connect：

如过有ip选项，则初始化下一跳地址

获取到下一跳的路由，如果获取失败或者路由是多播或者广播，则返回错误，如果没有指定源地址根据查找到的路由初始化源地址

__inet_check_established->twsk_unique->tcp_twsk_unique[sk->sk_prot->twsk_prot->twsk_unique]

__inet_check_established:

判断选定的端口是否和ehash中连接冲突，

1、如果在ehsah中找到了源地址、目标地址、源端口、目标端口、接口、net命名空间都完全一样的sk2，

sk2如果为timewait状态且tcp_twsk_unique返回1，则把sk插入到ehash并从ehash中删除tw(sk2)，并根据入参可能会从bhash中删除tw

其他情况则不能使用该端口，即不能重复连接

2、如果没有在ehash中找到相符的sk2，则同样端口分配成功，sk加入ehash。

tcp_twsk_unique:

如果tcptw有记录时间戳信息，并且记录时间距离当前超过1s，tcp_tw_reuse有效的时候，则把tcptw中记录的时间戳信息记录到sk中，并返回1

tcp_connect[tcp_v4_connect]:

初始化连接相关参数tcp_connect_init

分配SKB、初始化SKB、添加到写队列、获取连接的ECN信息

发送SKB，TFO下使用tcp_send_syn_data，普通连接使用tcp_transmit_skb

启动重传定时器ICSK_TIME_RETRANS

tcp_disconnect:

Q：connect的时候设置连接到0.0.0.0:0怎么处理？

A：目的端口为0，目的地址和源地址会根据选出来的路由entry的目的地址和源地址进行设置，最终都会设置为127.0.0.1，源端口则会根据inet_hash_connect来选定，选定的时候会根据源地址、目的地址和目的端口先生成一个随机的offset，然后根据这个offset来随机选择源端口

Q：__inet_hash_connect中端口bhash冲突的场景下，怎么添加到ehash链表中的？

如果这个sk是第一个绑定这个端口的sk，那么直接在__inet_hash_connect中插入ehash，否则通过__inet_check_established插入到ehash

到这里，对于第一个问题的close调用自然有了结论：单线程（进程）中使用close与多线程中是一致的，但这两者与多进程的行为并不一致，多进程中共享的同一个socket必须都调用了close才会真正的关闭连接。

TCP源码—系统调用

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欢迎讨论技术的可以相互加微信：windgs (请备注csdn+xx职业)

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1、socket

2、bind

inet_bind：

inet_csk_get_port：SO_BINDTODEVICE、SO_REUSEADDR、SO_REUSEPORT-生产中使用的多

inet_get_local_port_range：

inet_is_local_reserved_port：

Q：不进行bind操作直接listen可以嘛？重复进行bind操作可以吗？listen状态进行重新绑定？---可以参考

3、listen

inet_listen:

inet_csk_listen_start:

__inet_hash

4、accept

inet_csk_accept:

Q：多个进程或者线程同时accept先唤醒那个？---可以看下

Q：进程accept后进行fork，其中只有子进程进行close操作，连接会关闭嘛？---可以看下

5、connect

__inet_stream_connect:

tcp_v4_connect：

tcp_twsk_unique:

tcp_disconnect:

Q：connect的时候设置连接到0.0.0.0:0怎么处理？

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inet_get_local_port_range：

inet_is_local_reserved_port：

Q：不进行bind操作 直接listen可以嘛？重复进行bind操作可以吗？listen状态进行重新绑定？---可以参考

3、listen

inet_listen:

inet_csk_listen_start:

__inet_hash

4、accept

inet_csk_accept:

Q：多个进程或者线程同时accept先唤醒那个？---可以看下

Q：进程accept后进行fork，其中只有子进程进行close操作，连接会关闭嘛？---可以看下

5、connect

__inet_stream_connect:

tcp_v4_connect：

tcp_twsk_unique:

tcp_disconnect:

Q：connect的时候设置连接到0.0.0.0:0怎么处理？

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