TCP/IP源码学习(54)——TCP的连接过程的实现(3)

作者：[email protected]

博客：blog.focus-linux.net   linuxfocus.blog.chinaunix.net 

本文的copyleft归[email protected]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。

======================================================================================================

上文在学习处理三次握手的最后一个ack的过程中，还没有完全走完流程。根据上文最后处

int tcp_child_process(struct sock *parent, struct sock *child,

         struct sk_buff *skb)

{

    int ret = 0;

    int state = child->sk_state;

    if (!sock_owned_by_user(child)) {

        //到达这里

        ret = tcp_rcv_state_process(child, skb, tcp_hdr(skb),

                     skb->len);

        /* Wakeup parent, send SIGIO */

        if (state == TCP_SYN_RECV && child->sk_state != state)

            parent->sk_data_ready(parent, 0);

    } 

    ...... ......

}

那么包的处理仍然是交给tcp_rcv_state_process。回忆第一篇文章中，tcp_rcv_state_process是根据child的状态来决定如何处理。而child是从父socket生成的。如果child的状态和父socket状态一样，肯定是有问题的。那么child的状态是何时改变的呢？

经过一番搜索，回到创建child的函数tcp_v4_sync_recv_sock->tcp_create_openreq_child->inet_csk_clone

struct sock *inet_csk_clone(struct sock *sk, const struct request_sock *req,

             const gfp_t priority)

    //首先clone统一的sock结构信息

    struct sock *newsk = sk_clone(sk, priority);

    if (newsk != NULL) {

        //开始clone 面向连接的sock的信息

        struct inet_connection_sock *newicsk = inet_csk(newsk);

        //在这里，newsk的状态被设置为TCP_SYN_RECV

        newsk->sk_state = TCP_SYN_RECV;

        newicsk->icsk_bind_hash = NULL;

        ...... ......

    }

    return newsk;

说实话，这个结果让我觉得有些不爽。首先这个函数名字叫做clone，结果生成的sock内部成员与传入的sock的内部成员不同，确实让我意想不到。另外这个函数是为所有面向连接的协议准备的。其名字为csk即connection sock，另外其位置位于inet_connection_sock.c中，都说明了这一点。这样的话，将其状态设置为TCP_SYN_RECV，与其通用性不符。

下面查看tcp_rcv_state_process处理TCP_SYN_RECV状态的代码：

int tcp_rcv_state_process(struct sock *sk, struct sk_buff *skb,

             const struct tcphdr *th, unsigned int len)

    struct tcp_sock *tp = tcp_sk(sk);

    struct inet_connection_sock *icsk = inet_csk(sk);

    int queued = 0;

    int res;

    tp->rx_opt.saw_tstamp = 0;

      ...... ......

    res = tcp_validate_incoming(sk, skb, th, 0);

    if (res = 0)

        return -res;

    /* step 5: check the ACK field */

    if (th->ack) {

        //检查是否接受这个ack包

        int acceptable = tcp_ack(sk, skb, FLAG_SLOWPATH) > 0;

        switch (sk->sk_state) {

        case TCP_SYN_RECV:

            if (acceptable) {

                tp->copied_seq = tp->rcv_nxt;

                smp_mb();

                //完成了三次握手，sk的状态自然改为

TCP_ESTABLISHED

                tcp_set_state(sk, TCP_ESTABLISHED);

                //sk_state_change默认为sock_def_wakeup, 会唤醒sleep在该socket上的进程

                sk->sk_state_change(sk);

                /* Note, that this wakeup is only for marginal

                 * crossed SYN case. Passively open sockets

                 * are not waked up, because sk->sk_sleep ==

                 * NULL and sk->sk_socket == NULL.

                 */

                //这里也仍然是一个wake动作，但是按照我的理解

                //这里应该是处理socket作为文件描述符的异步操作，如epoll

                if (sk->sk_socket)

                    sk_wake_async(sk,

                         SOCK_WAKE_IO, POLL_OUT);

                tp->snd_una = TCP_SKB_CB(skb)->ack_seq;

                tp->snd_wnd = ntohs(th->window)

                     tp->rx_opt.snd_wscale;

                tcp_init_wl(tp, TCP_SKB_CB(skb)->seq);

                if (tp->rx_opt.tstamp_ok)

                    tp->advmss -= TCPOLEN_TSTAMP_ALIGNED;

                /* Make sure socket is routed, for

                 * correct metrics.

                icsk->icsk_af_ops->rebuild_header(sk);

                tcp_init_metrics(sk);

                tcp_init_congestion_control(sk);

                /* Prevent spurious tcp_cwnd_restart() on

                 * first data packet.

                tp->lsndtime = tcp_time_stamp;

                tcp_mtup_init(sk);

                tcp_initialize_rcv_mss(sk);

                tcp_init_buffer_space(sk);

                tcp_fast_path_on(tp);

            } else {

                return 1;

            }

            break;

        }

    } else

        goto discard;

    /* step 6: check the URG bit */

    tcp_urg(sk, skb, th);

    /* step 7: process the segment text */

    //这时sk->sk_state的状态已经为TCP_ESTABLISHED

    /* 其实对于这个ack包，它只含有TCP的首部，没有数据。那么我认为在将tcp置为established后，不需要后面的操     作了 */

    switch (sk->sk_state) {

    case TCP_ESTABLISHED:

        tcp_data_queue(sk, skb);

        queued = 1;

        break;

    /* tcp_data could move socket to TIME-WAIT */

    if (sk->sk_state != TCP_CLOSE) {

        tcp_data_snd_check(sk);

        tcp_ack_snd_check(sk);

    if (!queued) {

discard:

        __kfree_skb(skb);

    return 0;

这里处理完毕后，回到tcp_child_process

        /*

        对于这个ack包，state的状态即为child之前的状态，即TCP_SYN_RECV。

        再成功处理了ack包后，child->sk_state变为TCP_ESTABLISHED

        因此进入parent->sk_data_ready，仍然是一个异步通知的手段

        */

这样这个ack包基本上已经处理完毕。但是还有一个问题，这个新建的child socket是何时添加到TCP的ehash中，即已经连接的hash表中。还是要回到tcp_v4_syn_recv_sock中，在该函数的结尾处，调用了__inet_hash_nolisten(newsk, NULL);将newsk加入父socket的ehash表中的。

为啥要将这个newsk加入到父socket的ehash表中呢？其实socket下面的ehash表就是全局变量tcp_hashinfo的ehash表。那么这里也就是将newsk加入到了全局变量tcp_hashinfo的ehash中。也就是说所有的已连接的TCP，都是保存在一个公共的hash表中。这样，再收到后面的包时，都可以匹配从全局的tcp_hashinfo的ehash中直接匹配到这个新连接的TCP。