socket相关的开机初始化分析

针对内核3.9

系统开启时，会使用init/main.c，然后再里面调用kernel_init()，在里面会再调用do_basic_setup(),调用do_initcalls(),调用do_one_initcall()，这个函数会去把注册了所有需要初始化的系统调用一一初始化。而网络模块由于全部都是基于socket在进行，所以，相关网络模块，在do_one_initcall()中会通过core_init()调用sock_init()来把网络文件系统登记在整个linux的文件系统中。其中core_init()非常重要，负责在内核初始化阶段把这些需要初始化的函数集中放在一个section里然后之后一个一个的进行处理。代码为：

286 #define core_initcall(fn)               module_init(fn)

297 #define module_init(initfn)                                     

298         static inline initcall_t __inittest(void)               

299         { return initfn; }                                      

300         int init_module(void) __attribute__((alias(#initfn)));

Sock_init的过程在2.6和3.9的内核中变化较大，代码如下：

 static int __init sock_init(void)

2602 {

2603         int err;

2604         /*

2605          *      Initialize the network sysctl infrastructure.

2606          */

2607         err = net_sysctl_init();

2608         if (err)

2609                 goto out;

2610 

2611         /*

2612          *      Initialize skbuff SLAB cache

2613          */

2614         skb_init();

2615 

2616         /*

2617          *      Initialize the protocols module.

2618          */

2619 

2620         init_inodecache();

2621 

2622         err = register_filesystem(&sock_fs_type);

2623         if (err)

2624                 goto out_fs;

2625         sock_mnt = kern_mount(&sock_fs_type);

2626         if (IS_ERR(sock_mnt)) {

2627                 err = PTR_ERR(sock_mnt);

2628                 goto out_mount;

2629         }

然后一句一句地进行分析，我们知道sysctl设置和显示在/proc/sys目录中的内核参数．能用sysctl来设置或重新设置连网功能，如IP转发、IP碎片去除及源路由检查等。而2607行调用net_sysctl_init()来对其进行初始化，我们来看怎么初始化的。

 83 static struct ctl_table_header *net_header;

 84 __init int net_sysctl_init(void)

 85 {

 86         static struct ctl_table empty[1];

 87         int ret = -ENOMEM;

 92         net_header = register_sysctl("net", empty);

 93         if (!net_header)

 94                 goto out;

 95         ret = register_pernet_subsys(&sysctl_pernet_ops);

 96         if (ret)

 97                 goto out;

 98         register_sysctl_root(&net_sysctl_root);

 99 out:

100         return ret;

101 }

首先调用register_sysctl()进行把新的sysctl注册到ctl表中去，然后调用register_pernet_subsys()利用超级块操作表注册块设备表（此处由于我还没有学习过文件系统所以没懂），最后调用register_sysctl_root()，这个函数实际上什么都没有，官方给的注释是为了避免局限性把这个系统所在位置注册为空，说实话，没怎么懂，还望指教。

回到sock_init(void)中，skb_init()是为了初始化slab，不关心。然后是init_inodecache()，这个函数负责对inode进行处理，大概是要创建一块用于socket相关的inode的调整缓存，以方便之后对inode进行创建和释放。

然后是 register_filesystem(struct file_system_type * fs)，负责将socket文件系统注册到内核中。代码如下：

 69 int register_filesystem(struct file_system_type * fs)

 70 {

 71         int res = 0;

 72         struct file_system_type ** p;

 73 

 74         BUG_ON(strchr(fs->name, '.'));

 75         if (fs->next)

 76                 return -EBUSY;

 77         write_lock(&file_systems_lock);

 78         p = find_filesystem(fs->name, strlen(fs->name));

 79         if (*p)

 80                 res = -EBUSY;

 81         else

 82                 *p = fs;

 83         write_unlock(&file_systems_lock);

 84         return res;

 85 }

可以看到这里实际上是把一个新的文件系统注册到file_system_type这个全局变量的链表里，这里涉及到file_system_type这个数据结构，其中核心部分如下：

1802 struct file_system_type {

1803         const char *name;

1804         int fs_flags;

1811         struct dentry *(*mount) (struct file_system_type *, int,

1812                        const char *, void *);

1813         void (*kill_sb) (struct super_block *);

1814         struct module *owner;

1815         struct file_system_type * next;

1826 };

其中struct dentry *(*mount) (struct file_system_type *, int,const char *, void *);是一个函数指针（也可以理解成钩子函数），负责指明哪个函数来处理，比如此处需要用到的sock_fs_type,就通过mount来规定使用sockfs_mount来进行注册。

326 static struct file_system_type sock_fs_type = {

327         .name =         "sockfs",

328         .mount =        sockfs_mount,

329         .kill_sb =      kill_anon_super,

330 };

再回到sock_init(void)，最后使用sock_mnt = kern_mount(&sock_fs_type);来把网络文件系统安装上。实际上是调用vfs_kern_mount()，大概是在虚拟文件系统下进行内存分配之类的工作，没看懂。

这里有一个非常优美的地方，在最后调用kern_mount(&sock_fs_type)时，会利用到sock_fs_type数据结构里的钩子函数sockfs_mount，然后继续调用mount_pseudo()执行实际上的安装，该函数是与文件系统相关的，是后面能执行socket等函数的先决条件。其中涉及文件系统，暂不讨论。

以上便是socket的初始化过程