IO端口复用之select的底层实现

介绍

    由于tcp过于复杂，取个巧，全篇以udp连接来说明一下，内核版本对应2.6.32。

    select说到底是和网络套接字打交到的，从网络套接字创建的过程（socket和bind系统调用），来了解一下socket、sock、inet_sock等数据结构之间的联系，以及创建一个监听套接字之后到底发生了哪些变化。

储备知识点

    此处是一些琐碎的知识点，以便更好的理解select系统调用用到的数据结构与调用函数，想了解select的朋友也可直接跳到select部分阅读。

一些初始化操作

    af_inet.c文件，既ipv4的网络处理模块，在inet_init函数中，进行了ipv4协议相关的各类数据结构初始化操作。

• proto_register将udp_prot通过其节点node挂载到全局的proto_list链表上。使用kmem_cache_create对prot->slab创建了slab缓存区，其每一个slab空间大小为struct udp_sock的结构大小。在udp_sock结构中，其inet成员为inet_sock结构，其中的第一个参数为struct sock sk，通常可直接将sock结构的指针强转为udp_sock来使用。

        struct udp_sock {

            struct inet_sock inet;

            int pending;

            __u16 len;

        }

• 使用sock_register函数，将inet_family_ops全局变量（struct net_proto_family结构类型）放到全局数组net_families中去，使用协议族值作为下标，此处为AF_INET。  inet_family_ops中包括了create函数，既inet_create。
• 使用inet_add_protocol将udp_protocol全局变量（struct net_protocol结构类型）放到全局数组inet_protos中去，使用协议类型IPPROTO_UDP计算哈希值作为下标。

        struct net_protocol udp_protocol = {

            .handler = udp_rcv，

            .gso_send_check = udp4_ufo_send_check,

            .gso_segment = udp4_ufo_fragment,

        };

• 初始化inetsw 链表头数组，其结构为 struct list_head数组，以协议类型为下标，如SOCK_DGRAM。
• 初始化inetsw_array数组，其结构为struct inet_protosw数组。

        struct inet_protosw inetsw_array[] = 

        {

            ........

            {

                .type = SOCK_DGRAM，

                protocol = IPPROTO_UDP，

                prot = udp_prot，（struct prot结构）

                ops = inet_dgram_ops， (struct proto_ops结构)

            },

            ........

        }

• 进行inet_protosw注册，既将inetsw_array中的每个元素，通过protocol下标（如SOCK_DGRAM）挂载到对应的inetsw链表中去，挂载节点为inet_protos