Linux内核--网络内核实现分析

Linux内核--网络协议栈深入分析(三)--INET协议族socket和传输层sock

网址：http://www.linuxidc.com/Linux/2012-09/70548.htm

本文分析基于Linux Kernel 3.2.1

Linux内核中协议族有INET协议族,UNIX协议族等，我们还是以INET协议族为例。

更多请查看 Linux内核--网络内核实现分析

下面是内核中的协议族声明：

1. /* Supported address families. */  
2. #define AF_UNSPEC   0   
3. #define AF_UNIX     1   /* Unix domain sockets      */   
4. #define AF_LOCAL    1   /* POSIX name for AF_UNIX   */   
5. #define AF_INET     2   /* Internet IP Protocol     */   
6. #define AF_AX25     3   /* Amateur Radio AX.25      */   
7. #define AF_IPX      4   /* Novell IPX           */   
8. #define AF_APPLETALK    5   /* AppleTalk DDP        */   
9. #define AF_NETROM   6   /* Amateur Radio NET/ROM    */   
10. #define AF_BRIDGE   7   /* Multiprotocol bridge     */   
11. #define AF_ATMPVC   8   /* ATM PVCs         */   
12. #define AF_X25      9   /* Reserved for X.25 project    */   
13. #define AF_INET6    10  /* IP version 6         */   
14. #define AF_ROSE     11  /* Amateur Radio X.25 PLP   */   
15. #define AF_DECnet   12  /* Reserved for DECnet project  */   
16. #define AF_NETBEUI  13  /* Reserved for 802.2LLC project*/   
17. #define AF_SECURITY 14  /* Security callback pseudo AF */   
18. #define AF_KEY      15      /* PF_KEY key management API */   
19. #define AF_NETLINK  16   
20. #define AF_ROUTE    AF_NETLINK /* Alias to emulate 4.4BSD */   
21. #define AF_PACKET   17  /* Packet family        */   
22. #define AF_ASH      18  /* Ash              */   
23. #define AF_ECONET   19  /* Acorn Econet         */   
24. #define AF_ATMSVC   20  /* ATM SVCs         */   
25. #define AF_RDS      21  /* RDS sockets          */   
26. #define AF_SNA      22  /* Linux SNA Project (nutters!) */   
27. #define AF_IRDA     23  /* IRDA sockets         */   
28. #define AF_PPPOX    24  /* PPPoX sockets        */   
29. #define AF_WANPIPE  25  /* Wanpipe API Sockets */   
30. #define AF_LLC      26  /* Linux LLC            */   
31. #define AF_CAN      29  /* Controller Area Network      */   
32. #define AF_TIPC     30  /* TIPC sockets         */   
33. #define AF_BLUETOOTH    31  /* Bluetooth sockets        */   
34. #define AF_IUCV     32  /* IUCV sockets         */   
35. #define AF_RXRPC    33  /* RxRPC sockets        */   
36. #define AF_ISDN     34  /* mISDN sockets        */   
37. #define AF_PHONET   35  /* Phonet sockets       */   
38. #define AF_IEEE802154   36  /* IEEE802154 sockets       */   
39. #define AF_CAIF     37  /* CAIF sockets         */   
40. #define AF_ALG      38  /* Algorithm sockets        */   
41. #define AF_NFC      39  /* NFC sockets          */   
42. #define AF_MAX      40  /* For now.. */  

内核中的PF_***和AF_***其实可以混用，它的宏定义如下：

1. /* Protocol families, same as address families. */  
2. #define PF_UNSPEC   AF_UNSPEC   
3. #define PF_UNIX     AF_UNIX   
4. #define PF_LOCAL    AF_LOCAL   
5. #define PF_INET     AF_INET   
6. #define PF_AX25     AF_AX25   
7. #define PF_IPX      AF_IPX   
8. #define PF_APPLETALK    AF_APPLETALK   
9. #define PF_NETROM   AF_NETROM   
10. #define PF_BRIDGE   AF_BRIDGE   
11. #define PF_ATMPVC   AF_ATMPVC   
12. #define PF_X25      AF_X25   
13. #define PF_INET6    AF_INET6   
14. #define PF_ROSE     AF_ROSE   
15. #define PF_DECnet   AF_DECnet   
16. #define PF_NETBEUI  AF_NETBEUI   
17. #define PF_SECURITY AF_SECURITY   
18. #define PF_KEY      AF_KEY   
19. #define PF_NETLINK  AF_NETLINK   
20. #define PF_ROUTE    AF_ROUTE   
21. #define PF_PACKET   AF_PACKET   
22. #define PF_ASH      AF_ASH   
23. #define PF_ECONET   AF_ECONET   
24. #define PF_ATMSVC   AF_ATMSVC   
25. #define PF_RDS      AF_RDS   
26. #define PF_SNA      AF_SNA   
27. #define PF_IRDA     AF_IRDA   
28. #define PF_PPPOX    AF_PPPOX   
29. #define PF_WANPIPE  AF_WANPIPE   
30. #define PF_LLC      AF_LLC   
31. #define PF_CAN      AF_CAN   
32. #define PF_TIPC     AF_TIPC   
33. #define PF_BLUETOOTH    AF_BLUETOOTH   
34. #define PF_IUCV     AF_IUCV   
35. #define PF_RXRPC    AF_RXRPC   
36. #define PF_ISDN     AF_ISDN   
37. #define PF_PHONET   AF_PHONET   
38. #define PF_IEEE802154   AF_IEEE802154   
39. #define PF_CAIF     AF_CAIF   
40. #define PF_ALG      AF_ALG   
41. #define PF_NFC      AF_NFC   
42. #define PF_MAX      AF_MAX  

以后的分析就是以INET协议族为例来分析的。

下面的结构体就是在系统初始化时用来管理协议族初始化的结构体：

1. struct net_proto_family {  
2.     int     family;  
3.     int     (*create)(struct net *net, struct socket *sock,  
4.                   int protocol, int kern);  
5.     struct module   *owner;  
6. };  

第一个属性就是协议族的宏定义，如PF_INET；

第二个属性就是协议族对应的初始化函数指针；

INET协议族对应该结构的定义如下：

1. static const struct net_proto_family inet_family_ops = {  
2.     .family = PF_INET,  
3.     .create = inet_create,  
4.     .owner  = THIS_MODULE,  
5. };  

下面结构体是协议族操作集结构体定义：

1. struct proto_ops {  
2.     int     family;  
3.     struct module   *owner;  
4.     int     (*release)   (struct socket *sock);  
5.     int     (*bind)      (struct socket *sock,  
6.                       struct sockaddr *myaddr,  
7.                       int sockaddr_len);  
8.     int     (*connect)   (struct socket *sock,  
9.                       struct sockaddr *vaddr,  
10.                       int sockaddr_len, int flags);  
11.     int     (*socketpair)(struct socket *sock1,  
12.                       struct socket *sock2);  
13.     int     (*accept)    (struct socket *sock,  
14.                       struct socket *newsock, int flags);  
15.     int     (*getname)   (struct socket *sock,  
16.                       struct sockaddr *addr,  
17.                       int *sockaddr_len, int peer);  
18.     unsigned int    (*poll)      (struct file *file, struct socket *sock,  
19.                       struct poll_table_struct *wait);  
20.     int     (*ioctl)     (struct socket *sock, unsigned int cmd,  
21.                       unsigned long arg);  
22. #ifdef CONFIG_COMPAT   
23.     int     (*compat_ioctl) (struct socket *sock, unsigned int cmd,  
24.                       unsigned long arg);  
25. #endif   
26.     int     (*listen)    (struct socket *sock, int len);  
27.     int     (*shutdown)  (struct socket *sock, int flags);  
28.     int     (*setsockopt)(struct socket *sock, int level,  
29.                       int optname, char __user *optval, unsigned int optlen);  
30.     int     (*getsockopt)(struct socket *sock, int level,  
31.                       int optname, char __user *optval, int __user *optlen);  
32. #ifdef CONFIG_COMPAT   
33.     int     (*compat_setsockopt)(struct socket *sock, int level,  
34.                       int optname, char __user *optval, unsigned int optlen);  
35.     int     (*compat_getsockopt)(struct socket *sock, int level,  
36.                       int optname, char __user *optval, int __user *optlen);  
37. #endif   
38.     int     (*sendmsg)   (struct kiocb *iocb, struct socket *sock,  
39.                       struct msghdr *m, size_t total_len);  
40.     int     (*recvmsg)   (struct kiocb *iocb, struct socket *sock,  
41.                       struct msghdr *m, size_t total_len,  
42.                       int flags);  
43.     int     (*mmap)      (struct file *file, struct socket *sock,  
44.                       struct vm_area_struct * vma);  
45.     ssize_t     (*sendpage)  (struct socket *sock, struct page *page,  
46.                       int offset, size_t size, int flags);  
47.     ssize_t     (*splice_read)(struct socket *sock,  loff_t *ppos,  
48.                        struct pipe_inode_info *pipe, size_t len, unsigned int flags);  
49. };  

INET协议族中TCP和UDP协议对应的上述操作集的定义不同：

TCP协议z在INET层操作集inet_stream_ops

1. const struct proto_ops inet_stream_ops = {  
2.     .family        = PF_INET,  
3.     .owner         = THIS_MODULE,  
4.     .release       = inet_release,  
5.     .bind          = inet_bind,  
6.     .connect       = inet_stream_connect,  
7.     .socketpair    = sock_no_socketpair,  
8.     .accept        = inet_accept,  
9.     .getname       = inet_getname,  
10.     .poll          = tcp_poll,  
11.     .ioctl         = inet_ioctl,  
12.     .listen        = inet_listen,  
13.     .shutdown      = inet_shutdown,  
14.     .setsockopt    = sock_common_setsockopt,  
15.     .getsockopt    = sock_common_getsockopt,  
16.     .sendmsg       = inet_sendmsg,  
17.     .recvmsg       = inet_recvmsg,  
18.     .mmap          = sock_no_mmap,  
19.     .sendpage      = inet_sendpage,  
20.     .splice_read       = tcp_splice_read,  
21. #ifdef CONFIG_COMPAT   
22.     .compat_setsockopt = compat_sock_common_setsockopt,  
23.     .compat_getsockopt = compat_sock_common_getsockopt,  
24.     .compat_ioctl      = inet_compat_ioctl,  
25. #endif   
26. };  

UDP协议在INET层操作集inet_dgram_ops

1. const struct proto_ops inet_dgram_ops = {  
2.     .family        = PF_INET,  
3.     .owner         = THIS_MODULE,  
4.     .release       = inet_release,  
5.     .bind          = inet_bind,  
6.     .connect       = inet_dgram_connect,  
7.     .socketpair    = sock_no_socketpair,  
8.     .accept        = sock_no_accept,  
9.     .getname       = inet_getname,  
10.     .poll          = udp_poll,  
11.     .ioctl         = inet_ioctl,  
12.     .listen        = sock_no_listen,  
13.     .shutdown      = inet_shutdown,  
14.     .setsockopt    = sock_common_setsockopt,  
15.     .getsockopt    = sock_common_getsockopt,  
16.     .sendmsg       = inet_sendmsg,  
17.     .recvmsg       = inet_recvmsg,  
18.     .mmap          = sock_no_mmap,  
19.     .sendpage      = inet_sendpage,  
20. #ifdef CONFIG_COMPAT   
21.     .compat_setsockopt = compat_sock_common_setsockopt,  
22.     .compat_getsockopt = compat_sock_common_getsockopt,  
23.     .compat_ioctl      = inet_compat_ioctl,  
24. #endif   
25. };  

上面两个操作集是属于INET协议族层次，可以由协议族层套接字socket来管理，下面是协议族层析的套接字结构体（BSD Socket）定义：

1. /** 
2.  *  struct socket - general BSD socket 
3.  *  @state: socket state (%SS_CONNECTED, etc) 
4.  *  @type: socket type (%SOCK_STREAM, etc) 
5.  *  @flags: socket flags (%SOCK_ASYNC_NOSPACE, etc) 
6.  *  @ops: protocol specific socket operations 
7.  *  @file: File back pointer for gc 
8.  *  @sk: internal networking protocol agnostic socket representation 
9.  *  @wq: wait queue for several uses 
10.  */  
11. struct socket {  
12.     socket_state        state;  
13.   
14.     kmemcheck_bitfield_begin(type);  
15.     short           type;  
16.     kmemcheck_bitfield_end(type);  
17.   
18.     unsigned long       flags;  
19.   
20.     struct socket_wq __rcu  *wq;  
21.   
22.     struct file     *file;  
23.     struct sock     *sk;  
24.     const struct proto_ops  *ops; 

最后一个属性就指向了上面所述的操作集。若使用TCP协议，ops就是inet_stream_ops，若是UDP协议，ops就是inet_dgram_ops。

short type属性的取值可以是如下值：

1. enum sock_type {  
2.     SOCK_DGRAM  = 1,  
3.     SOCK_STREAM = 2,  
4.     SOCK_RAW    = 3,  
5.     SOCK_RDM    = 4,  
6.     SOCK_SEQPACKET  = 5,  
7.     SOCK_DCCP   = 6,  
8.     SOCK_PACKET = 10,  
9. };  

传输层的协议操作集结构体定义：

1. struct proto {  
2.     void            (*close)(struct sock *sk,   
3.                     long timeout);  
4.     int         (*connect)(struct sock *sk,  
5.                         struct sockaddr *uaddr,   
6.                     int addr_len);  
7.     int         (*disconnect)(struct sock *sk, int flags);  
8.   
9.     struct sock *       (*accept) (struct sock *sk, int flags, int *err);  
10.   
11.     int         (*ioctl)(struct sock *sk, int cmd,  
12.                      unsigned long arg);  
13.     int         (*init)(struct sock *sk);  
14.     void            (*destroy)(struct sock *sk);  
15.     void            (*shutdown)(struct sock *sk, int how);  
16.     int         (*setsockopt)(struct sock *sk, int level,   
17.                     int optname, char __user *optval,  
18.                     unsigned int optlen);  
19.     int         (*getsockopt)(struct sock *sk, int level,   
20.                     int optname, char __user *optval,   
21.                     int __user *option);       
22. #ifdef CONFIG_COMPAT   
23.     int         (*compat_setsockopt)(struct sock *sk,  
24.                     int level,  
25.                     int optname, char __user *optval,  
26.                     unsigned int optlen);  
27.     int         (*compat_getsockopt)(struct sock *sk,  
28.                     int level,  
29.                     int optname, char __user *optval,  
30.                     int __user *option);  
31.     int         (*compat_ioctl)(struct sock *sk,  
32.                     unsigned int cmd, unsigned long arg);  
33. #endif   
34.     int         (*sendmsg)(struct kiocb *iocb, struct sock *sk,  
35.                        struct msghdr *msg, size_t len);  
36.     int         (*recvmsg)(struct kiocb *iocb, struct sock *sk,  
37.                        struct msghdr *msg,  
38.                     size_t len, int noblock, int flags,   
39.                     int *addr_len);  
40.     int         (*sendpage)(struct sock *sk, struct page *page,  
41.                     int offset, size_t size, int flags);  
42.     int         (*bind)(struct sock *sk,   
43.                     struct sockaddr *uaddr, int addr_len);  
44.   
45.     int         (*backlog_rcv) (struct sock *sk,   
46.                         struct sk_buff *skb);  
47.   
48.     /* Keeping track of sk's, looking them up, and port selection methods. */  
49.     void            (*hash)(struct sock *sk);  
50.     void            (*unhash)(struct sock *sk);  
51.     void            (*rehash)(struct sock *sk);  
52.     int         (*get_port)(struct sock *sk, unsigned short snum);  
53.     void            (*clear_sk)(struct sock *sk, int size);  
54.   
55.     /* Keeping track of sockets in use */  
56. #ifdef CONFIG_PROC_FS   
57.     unsigned int        inuse_idx;  
58. #endif   
59.   
60.     /* Memory pressure */  
61.     void            (*enter_memory_pressure)(struct sock *sk);  
62.     atomic_long_t       *memory_allocated;  /* Current allocated memory. */  
63.     struct percpu_counter   *sockets_allocated; /* Current number of sockets. */  
64.     /* 
65.      * Pressure flag: try to collapse. 
66.      * Technical note: it is used by multiple contexts non atomically. 
67.      * All the __sk_mem_schedule() is of this nature: accounting 
68.      * is strict, actions are advisory and have some latency. 
69.      */  
70.     int         *memory_pressure;  
71.     long            *sysctl_mem;  
72.     int         *sysctl_wmem;  
73.     int         *sysctl_rmem;  
74.     int         max_header;  
75.     bool            no_autobind;  
76.   
77.     struct kmem_cache   *slab;  
78.     unsigned int        obj_size;  
79.     int         slab_flags;  
80.   
81.     struct percpu_counter   *orphan_count;  
82.   
83.     struct request_sock_ops *rsk_prot;  
84.     struct timewait_sock_ops *twsk_prot;  
85.   
86.     union {  
87.         struct inet_hashinfo    *hashinfo;  
88.         struct udp_table    *udp_table;  
89.         struct raw_hashinfo *raw_hash;  
90.     } h;  
91.   
92.     struct module       *owner;  
93.   
94.     char            name[32];  
95.   
96.     struct list_head    node;  
97. #ifdef SOCK_REFCNT_DEBUG   
98.     atomic_t        socks;  
99. #endif   
100. };  

该结构体和proto_ops的区别是：该结构体和具体的传输层协议相关，其中的函数指针指向对应的协议的相应的���作函数。

TCP协议的操作集定义如下：

1. struct proto tcp_prot = {  
2.     .name           = "TCP",  
3.     .owner          = THIS_MODULE,  
4.     .close          = tcp_close,  
5.     .connect        = tcp_v4_connect,  
6.     .disconnect     = tcp_disconnect,  
7.     .accept         = inet_csk_accept,  
8.     .ioctl          = tcp_ioctl,  
9.     .init           = tcp_v4_init_sock,  
10.     .destroy        = tcp_v4_destroy_sock,  
11.     .shutdown       = tcp_shutdown,  
12.     .setsockopt     = tcp_setsockopt,  
13.     .getsockopt     = tcp_getsockopt,  
14.     .recvmsg        = tcp_recvmsg,  
15.     .sendmsg        = tcp_sendmsg,  
16.     .sendpage       = tcp_sendpage,  
17.     .backlog_rcv        = tcp_v4_do_rcv,  
18.     .hash           = inet_hash,  
19.     .unhash         = inet_unhash,  
20.     .get_port       = inet_csk_get_port,  
21.     .enter_memory_pressure  = tcp_enter_memory_pressure,  
22.     .sockets_allocated  = &tcp_sockets_allocated,  
23.     .orphan_count       = &tcp_orphan_count,  
24.     .memory_allocated   = &tcp_memory_allocated,  
25.     .memory_pressure    = &tcp_memory_pressure,  
26.     .sysctl_mem     = sysctl_tcp_mem,  
27.     .sysctl_wmem        = sysctl_tcp_wmem,  
28.     .sysctl_rmem        = sysctl_tcp_rmem,  
29.     .max_header     = MAX_TCP_HEADER,  
30.     .obj_size       = sizeof(struct tcp_sock),  
31.     .slab_flags     = SLAB_DESTROY_BY_RCU,  
32.     .twsk_prot      = &tcp_timewait_sock_ops,  
33.     .rsk_prot       = &tcp_request_sock_ops,  
34.     .h.hashinfo     = &tcp_hashinfo,  
35.     .no_autobind        = true,  
36. #ifdef CONFIG_COMPAT   
37.     .compat_setsockopt  = compat_tcp_setsockopt,  
38.     .compat_getsockopt  = compat_tcp_getsockopt,  
39. #endif   
40. };  

UDP协议的操作集则为：

1. struct proto udp_prot = {  
2.     .name          = "UDP",  
3.     .owner         = THIS_MODULE,  
4.     .close         = udp_lib_close,  
5.     .connect       = ip4_datagram_connect,  
6.     .disconnect    = udp_disconnect,  
7.     .ioctl         = udp_ioctl,  
8.     .destroy       = udp_destroy_sock,  
9.     .setsockopt    = udp_setsockopt,  
10.     .getsockopt    = udp_getsockopt,  
11.     .sendmsg       = udp_sendmsg,  
12.     .recvmsg       = udp_recvmsg,  
13.     .sendpage      = udp_sendpage,  
14.     .backlog_rcv       = __udp_queue_rcv_skb,  
15.     .hash          = udp_lib_hash,  
16.     .unhash        = udp_lib_unhash,  
17.     .rehash        = udp_v4_rehash,  
18.     .get_port      = udp_v4_get_port,  
19.     .memory_allocated  = &udp_memory_allocated,  
20.     .sysctl_mem    = sysctl_udp_mem,  
21.     .sysctl_wmem       = &sysctl_udp_wmem_min,  
22.     .sysctl_rmem       = &sysctl_udp_rmem_min,  
23.     .obj_size      = sizeof(struct udp_sock),  
24.     .slab_flags    = SLAB_DESTROY_BY_RCU,  
25.     .h.udp_table       = &udp_table,  
26. #ifdef CONFIG_COMPAT   
27.     .compat_setsockopt = compat_udp_setsockopt,  
28.     .compat_getsockopt = compat_udp_getsockopt,  
29. #endif   
30.     .clear_sk      = sk_prot_clear_portaddr_nulls,  
31. };  

现在介绍struct socket结构体中一个属性struct sock类型的结构体指针，这个结构体就是传输层的套接字，所有套接字通过该结构来使用网络协议的所有服务。定义如下：

1. struct sock {  
2.     /* 
3.      * Now struct inet_timewait_sock also uses sock_common, so please just 
4.      * don't add nothing before this first member (__sk_common) --acme 
5.      */  
6.     struct sock_common  __sk_common;  
7. #define sk_node         __sk_common.skc_node   
8. #define sk_nulls_node       __sk_common.skc_nulls_node   
9. #define sk_refcnt       __sk_common.skc_refcnt   
10. #define sk_tx_queue_mapping __sk_common.skc_tx_queue_mapping   
11.   
12. #define sk_dontcopy_begin   __sk_common.skc_dontcopy_begin   
13. #define sk_dontcopy_end     __sk_common.skc_dontcopy_end   
14. #define sk_hash         __sk_common.skc_hash   
15. #define sk_family       __sk_common.skc_family   
16. #define sk_state        __sk_common.skc_state   
17. #define sk_reuse        __sk_common.skc_reuse   
18. #define sk_bound_dev_if     __sk_common.skc_bound_dev_if   
19. #define sk_bind_node        __sk_common.skc_bind_node   
20. #define sk_prot         __sk_common.skc_prot   
21. #define sk_net          __sk_common.skc_net   
22.     socket_lock_t       sk_lock;  
23.     struct sk_buff_head sk_receive_queue;  
24.     /* 
25.      * The backlog queue is special, it is always used with 
26.      * the per-socket spinlock held and requires low latency 
27.      * access. Therefore we special case it's implementation. 
28.      * Note : rmem_alloc is in this structure to fill a hole 
29.      * on 64bit arches, not because its logically part of 
30.      * backlog. 
31.      */  
32.     struct {  
33.         atomic_t    rmem_alloc;  
34.         int     len;  
35.         struct sk_buff  *head;  
36.         struct sk_buff  *tail;  
37.     } sk_backlog;  
38. #define sk_rmem_alloc sk_backlog.rmem_alloc   
39.     int         sk_forward_alloc;  
40. #ifdef CONFIG_RPS   
41.     __u32           sk_rxhash;  
42. #endif   
43.     atomic_t        sk_drops;  
44.     int         sk_rcvbuf;  
45.   
46.     struct sk_filter __rcu  *sk_filter;  
47.     struct socket_wq __rcu  *sk_wq;  
48.   
49. #ifdef CONFIG_NET_DMA   
50.     struct sk_buff_head sk_async_wait_queue;  
51. #endif   
52.   
53. #ifdef CONFIG_XFRM   
54.     struct xfrm_policy  *sk_policy[2];  
55. #endif   
56.     unsigned long       sk_flags;  
57.     struct dst_entry    *sk_dst_cache;  
58.     spinlock_t      sk_dst_lock;  
59.     atomic_t        sk_wmem_alloc;  
60.     atomic_t        sk_omem_alloc;  
61.     int         sk_sndbuf;  
62.     struct sk_buff_head sk_write_queue;  
63.     kmemcheck_bitfield_begin(flags);  
64.     unsigned int        sk_shutdown  : 2,  
65.                 sk_no_check  : 2,  
66.                 sk_userlocks : 4,  
67.                 sk_protocol  : 8,  
68.                 sk_type      : 16;  
69.     kmemcheck_bitfield_end(flags);  
70.     int         sk_wmem_queued;  
71.     gfp_t           sk_allocation;  
72.     int         sk_route_caps;  
73.     int         sk_route_nocaps;  
74.     int         sk_gso_type;  
75.     unsigned int        sk_gso_max_size;  
76.     int         sk_rcvlowat;  
77.     unsigned long           sk_lingertime;  
78.     struct sk_buff_head sk_error_queue;  
79.     struct proto        *sk_prot_creator;  
80.     rwlock_t        sk_callback_lock;  
81.     int         sk_err,  
82.                 sk_err_soft;  
83.     unsigned short      sk_ack_backlog;  
84.     unsigned short      sk_max_ack_backlog;  
85.     __u32           sk_priority;  
86.     struct pid      *sk_peer_pid;  
87.     const struct cred   *sk_peer_cred;  
88.     long            sk_rcvtimeo;  
89.     long            sk_sndtimeo;  
90.     void            *sk_protinfo;  
91.     struct timer_list   sk_timer;  
92.     ktime_t         sk_stamp;  
93.     struct socket       *sk_socket;  
94.     void            *sk_user_data;  
95.     struct page     *sk_sndmsg_page;  
96.     struct sk_buff      *sk_send_head;  
97.     __u32           sk_sndmsg_off;  
98.     int         sk_write_pending;  
99. #ifdef CONFIG_SECURITY   
100.     void            *sk_security;  
101. #endif   
102.     __u32           sk_mark;  
103.     u32         sk_classid;  
104.     void            (*sk_state_change)(struct sock *sk);  
105.     void            (*sk_data_ready)(struct sock *sk, int bytes);  
106.     void            (*sk_write_space)(struct sock *sk);  
107.     void            (*sk_error_report)(struct sock *sk);  
108.     int         (*sk_backlog_rcv)(struct sock *sk,  
109.                           struct sk_buff *skb);    
110.     void                    (*sk_destruct)(struct sock *sk);  
111. };  

若sk_family是PF_INET,则sk_type可以取值：SOCK_STREAM,SOCK_DGRAM,SOCK_RAW。其中sk_prot就是指向具体协议的操作集，如TCP协议就为tcp_prot。

若要将协议族操作集和具体协议操作集整合起来为IP协议提供接口，就需要下面的结构体定义：

1. struct inet_protosw {  
2.     struct list_head list;  
3.   
4.         /* These two fields form the lookup key.  */  
5.     unsigned short   type;     /* This is the 2nd argument to socket(2). */  
6.     unsigned short   protocol; /* This is the L4 protocol number.  */  
7.   
8.     struct proto     *prot;  
9.     const struct proto_ops *ops;  
10.     
11.     char             no_check;   /* checksum on rcv/xmit/none? */  
12.     unsigned char    flags;      /* See INET_PROTOSW_* below.  */  
13. };  

INET三种套接字定义的inetsw_array数组如下：

1. static struct inet_protosw inetsw_array[] =  
2. {  
3.     {  
4.         .type =       SOCK_STREAM,  
5.         .protocol =   IPPROTO_TCP,  
6.         .prot =       &tcp_prot,  
7.         .ops =        &inet_stream_ops,  
8.         .no_check =   0,  
9.         .flags =      INET_PROTOSW_PERMANENT |  
10.                   INET_PROTOSW_ICSK,  
11.     },  
12.   
13.     {  
14.         .type =       SOCK_DGRAM,  
15.         .protocol =   IPPROTO_UDP,  
16.         .prot =       &udp_prot,  
17.         .ops =        &inet_dgram_ops,  
18.         .no_check =   UDP_CSUM_DEFAULT,  
19.         .flags =      INET_PROTOSW_PERMANENT,  
20.        },  
21.   
22.        {  
23.         .type =       SOCK_DGRAM,  
24.         .protocol =   IPPROTO_ICMP,  
25.         .prot =       &ping_prot,  
26.         .ops =        &inet_dgram_ops,  
27.         .no_check =   UDP_CSUM_DEFAULT,  
28.         .flags =      INET_PROTOSW_REUSE,  
29.        },  
30.   
31.        {  
32.            .type =       SOCK_RAW,  
33.            .protocol =   IPPROTO_IP,    /* wild card */  
34.            .prot =       &raw_prot,  
35.            .ops =        &inet_sockraw_ops,  
36.            .no_check =   UDP_CSUM_DEFAULT,  
37.            .flags =      INET_PROTOSW_REUSE,  
38.        }  
39. };  

不过，在初始化的时候我们会将上面数组中的的元素按套接字类型插入inetsw链表数组中。其定义如下：

1. static struct list_head inetsw[SOCK_MAX];  

下篇将分析套接字的操作函数。更多请查看 Linux内核--网络内核实现分析

1.