本文探讨了Linux内核中的socket结构，包括struct socket和struct sock。struct socket包含了socket的状态、类型、标志位和操作函数，而struct sock则详细记录了协议相关的内容，如接收和发送缓冲区、队列等。这种分离设计避免了inode结构的浪费，并实现了协议无关性。
要了解内核socket需要先对内核socket的结构进行了解。
其中比较重要的就是struct socket和struct sock两个结构体。
每个socket数据结构都有一个sock数据结构成员，sock是对socket的扩充，两者一一对应，socket->sk指向对应的sock，sock->socket 指向对应的socket；
socket和sock是同一事物的两个侧面，为什么不把两个数据结构合并成一个呢？这是因为socket是inode结构中的一部分，即把inode结构内部的一个union用作socket结构。由于插口操作的特殊性，这个数据结构中需要有大量的结构成分，如果把这些成分全部放到socket结构中，则inode结构中的这个union就会变得很大，从而inode结构也会变得很大，而对于其他文件系统这个union是不需要这么大的，所以会造成巨大浪费，系统中使用inode结构的数量要远远超过使用socket的数量，故解决的办法就是把插口分成两部分，把与文件系统关系密切的放在socket结构中，把与通信关系密切的放在另一个单独结构sock中；
1、struct socket
struct socket定义在include/linux/net.h中，socket结构体的内容如下：
struct socket {
socket_state state;
kmemcheck_bitfield_begin(type);
short type;
kmemcheck_bitfield_end(type);
unsigned long flags;
struct socket_wq __rcu *wq;
struct file *file;
struct sock *sk;
const struct proto_ops *ops;
};
其中，state是socket的状态，比如CONNECTED；type是类型，比如TCP下使用的流式套接字SOCK_STREAM；flags是标志位，负责一些特殊的设置，比如SOCK_ASYNC_NOSPACE；ops则是采用了和超级块设备操作表一样的逻辑，专门设置了一个数据结构来记录其允许的操作。sk是非常重要的，也是非常大的，负责记录协议相关内容。这样的设置使得socket具有很好的协议无关性，可以通用。file是与socket相关的指针列表，wq是等待队列。
还有两个结构体sk_buff和tcp_sock，其中sk_buff与每一个数据包相关，负责描述每一个数据包的信息，而tcp_sock则是tcp相关的结构体。
在struct socket结构体中，也定义了一些socket的操作函数：const struct proto_ops *ops；
struct proto_ops同样定义在include/linux/net.h中，其主要内容如下：
2、struct sock
struct sock定义在include/net/sock.h中，sock结构的内容如下所示：
struct sock {
/*
* Now struct inet_timewait_sock also uses sock_common, so please just
* don't add nothing before this first member (__sk_common) --acme
*/
struct sock_common __sk_common;
#define sk_node __sk_common.skc_node
#define sk_nulls_node __sk_common.skc_nulls_node
#define sk_refcnt __sk_common.skc_refcnt
#define sk_tx_queue_mapping __sk_common.skc_tx_queue_mapping
#define sk_dontcopy_begin __sk_common.skc_dontcopy_begin
#define sk_dontcopy_end __sk_common.skc_dontcopy_end
#define sk_hash __sk_common.skc_hash
#define sk_portpair __sk_common.skc_portpair
#define sk_num __sk_common.skc_num
#define sk_dport __sk_common.skc_dport
#define sk_addrpair __sk_common.skc_addrpair
#define sk_daddr __sk_common.skc_daddr
#define sk_rcv_saddr __sk_common.skc_rcv_saddr
#define sk_family __sk_common.skc_family
#define sk_state __sk_common.skc_state
#define sk_reuse __sk_common.skc_reuse
#define sk_reuseport __sk_common.skc_reuseport
#define sk_ipv6only __sk_common.skc_ipv6only
#define sk_net_refcnt __sk_common.skc_net_refcnt
#define sk_bound_dev_if __sk_common.skc_bound_dev_if
#define sk_bind_node __sk_common.skc_bind_node
#define sk_prot __sk_common.skc_prot
#define sk_net __sk_common.skc_net
#define sk_v6_daddr __sk_common.skc_v6_daddr
#define sk_v6_rcv_saddr __sk_common.skc_v6_rcv_saddr
#define sk_cookie __sk_common.skc_cookie
#define sk_incoming_cpu __sk_common.skc_incoming_cpu
#define sk_flags __sk_common.skc_flags
#define sk_rxhash __sk_common.skc_rxhash
socket_lock_t sk_lock;
struct sk_buff_head sk_receive_queue;
/*
* The backlog queue is special, it is always used with
* the per-socket spinlock held and requires low latency
* access. Therefore we special case it's implementation.
* Note : rmem_alloc is in this structure to fill a hole
* on 64bit arches, not because its logically part of
* backlog.
*/
struct {
atomic_t rmem_alloc;
int len;
struct sk_buff *head;
struct sk_buff *tail;
} sk_backlog;
#define sk_rmem_alloc sk_backlog.rmem_alloc
int sk_forward_alloc;
__u32 sk_txhash;
#ifdef CONFIG_NET_RX_BUSY_POLL
unsigned int sk_napi_id;
unsigned int sk_ll_usec;
#endif
atomic_t sk_drops;
int sk_rcvbuf;
struct sk_filter __rcu *sk_filter;
union {
struct socket_wq __rcu *sk_wq;
struct socket_wq *sk_wq_raw;
};
#ifdef CONFIG_XFRM
struct xfrm_policy __rcu *sk_policy[2];
#endif
struct dst_entry *sk_rx_dst;
struct dst_entry __rcu *sk_dst_cache;
/* Note: 32bit hole on 64bit arches */
atomic_t sk_wmem_alloc;
atomic_t sk_omem_alloc;
int sk_sndbuf;
struct sk_buff_head sk_write_queue;
kmemcheck_bitfield_begin(flags);
unsigned int sk_shutdown : 2,
sk_no_check_tx : 1,
sk_no_check_rx : 1,
sk_userlocks : 4,
sk_protocol : 8,
sk_type : 16;
#define SK_PROTOCOL_MAX U8_MAX
kmemcheck_bitfield_end(flags);
int sk_wmem_queued;
gfp_t sk_allocation;
u32 sk_pacing_rate; /* bytes per second */
u32 sk_max_pacing_rate;
netdev_features_t sk_route_caps;
netdev_features_t sk_route_nocaps;
int sk_gso_type;
unsigned int sk_gso_max_size;
u16 sk_gso_max_segs;
int sk_rcvlowat;
unsigned long sk_lingertime;
struct sk_buff_head sk_error_queue;
struct proto *sk_prot_creator;
rwlock_t sk_callback_lock;
int sk_err,
sk_err_soft;
u32 sk_ack_backlog;
u32 sk_max_ack_backlog;
__u32 sk_priority;
#if IS_ENABLED(CONFIG_CGROUP_NET_PRIO)
__u32 sk_cgrp_prioidx;
#endif
struct pid *sk_peer_pid;
const struct cred *sk_peer_cred;
long sk_rcvtimeo;
long sk_sndtimeo;
struct timer_list sk_timer;
ktime_t sk_stamp;
u16 sk_tsflags;
u32 sk_tskey;
struct socket *sk_socket;
void *sk_user_data;
struct page_frag sk_frag;
struct sk_buff *sk_send_head;
__s32 sk_peek_off;
int sk_write_pending;
#ifdef CONFIG_SECURITY
void *sk_security;
#endif
__u32 sk_mark;
#ifdef CONFIG_CGROUP_NET_CLASSID
u32 sk_classid;
#endif
struct cg_proto *sk_cgrp;
void (*sk_state_change)(struct sock *sk);
void (*sk_data_ready)(struct sock *sk);
void (*sk_write_space)(struct sock *sk);
void (*sk_error_report)(struct sock *sk);
int (*sk_backlog_rcv)(struct sock *sk,
struct sk_buff *skb);
void (*sk_destruct)(struct sock *sk);
};
__sk_common是套接口在网络层的最小表示，struct sock_common同样定义在include/net/sock.h中；
sk_shutdown是一组标志位，SEND_SHUTDOWN and/or RCV_SHUTDOWN。
sk_userlocks， SO_SNDBUF and SO_RCVBUF。
sk_rcvbuf表示接收缓冲区的字节长度。
sk_rmem_alloc表示接收队列已提交的字节数。
sk_receive_queue表示接收的数据包的队列。
sk_wmem_alloc表示发送队列已提交的字节数。
sk_write_queue表示发送数据包的队列。
sk_sndbuf表示发送缓冲区的字节长度。
sk_flags，SO_LINGER (l_onoff)，SO_BROADCAST，SO_KEEPALIVE，SO_OOBINLINE。
sk_prot是指定的域内部的协议处理函数集，它是套接口层跟传输层之间的一个接口，提供诸如bind, accept, close等操作。
sk_ack_backlog表示当前的侦听队列。
sk_max_ack_backlog表示最大的侦听队列。
sk_type表示套接字的类型，如SOCK_STREAM。
sk_protocol表示在当前域中套接字所属的协议。
几个函数指针均属回调函数，分别在套接口状态变化，有数据到达需要处理，有发送空间可用，有错误等时候被回调。最后一个函数sk_destruct在套接口释放时被回调。
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