Linux套接字与虚拟文件系统.doc

引言???在Unix的世界里，万物皆文件，通过虚拟文件系统VFS，程序可以用标准的Unix系统调用对不同的文件系统，甚至不同介质上的文件系统进行读写操作。对于网络套接字socket也是如此，除了专属的Berkeley Sockets API，还支持一些标准的文件IO系统调用如read(v)、write(v)和close等。那么为什么socket也支持文件IO系统调用呢？在Linux上，这是通过套接口伪文件系统sockfs来实现的，因为sockfs实现了VFS中的4种主要对象：超级块super block、索引节点inode、目录项对象dentry和文件对象file，当执行文件IO系统调用时，VFS就将请求转发给sockfs，而sockfs就调用特定的协议实现，层次结构如下图： ???本文以linux 2.6.34实现为基础，本篇阐述初始化和Socket创建两部分的实现，下篇阐述Socket创建和销毁两部分的实现。初始化 ???在内核引导时初始化网络子系统，进而调用sock_init，该函数主要步骤如下：创建inode缓存，注册和装载sockfs，定义在net/socket.c中。 1static?int?__init?sock_init(void)2{3????4????init_inodecache();5????register_filesystem(sock_fs_type);6????sock_mnt?=?kern_mount(sock_fs_type);7????8} ??????创建inode缓存???init_inodecache为socket_alloc对象创建SLAB缓存，名称为sock_inode_cachep，socket_alloc定义在include/net/sock.h中。 1struct?socket_alloc?{2????struct?socket?socket;3????struct?inode?vfs_inode;4}; ???socket_alloc由socket和inode结构2部分组成，这样就方便了在套接字与inode对象间双向定位。???注册sockfs???调用VFS的函数register_filesystem实现注册，sock_fs_type定义在net/socket.c中。 1static?struct?file_system_type?sock_fs_type?=?{2????.name?=????????sockfs,3????.get_sb?=????sockfs_get_sb,4????.kill_sb?=????kill_anon_super,5}; ???sock_fs_type包含了文件系统sockfs的名称、创建和销毁super block的函数，其中sockfs_get_sb实现在net/socket.c中。 1static?int?sockfs_get_sb(struct?file_system_type?*fs_type,int?flags,?const?char?*dev_name,?void?*data,struct?vfsmount?*mnt)2{3????return?get_sb_pseudo(fs_type,?socket:,?sockfs_ops,?SOCKFS_MAGIC,?mnt);4} ???它在kern_mount内被执行，通过调用get_sb_pseudo创建了一个super block(包含一个对应dentry及一个关联inode)：操作对象为sockfs_ops，根目录名称为socket:，对应的根索引节点编号为1。???sockfs_ops定义在net/socket.c中。 1static?const?struct?super_operations?sockfs_ops?=?{2????.alloc_inode?=????sock_alloc_inode,3????.destroy_inode?=?sock_destroy_inode,4????.statfs?=????simple_statfs,5}; ???sock_alloc_inode用于分配inode对象，将在socket创建过程中被调用；sock_destroy_inode用于释放inode对象，将在socket销毁过程中被调用；simple_statfs用于获取sockfs文件系统的状态信息。??????装载sockfs???由kern_mount函数实现装载一个伪文件系统（当然，它没有装载点），返回一个static vfsmount对象sock_mnt。???经过以上步骤后，所创建