TCP/IP源码学习(51)——socket与VFS的write关联

作者：[e-mail]
博客：blog.focus-linux.net   linuxfocus.blog.chinaunix.net 

 

本文的copyleft归[e-mail]所有，使用GPL发布，可以自由拷贝，转载。但转载请保持文档的完整性，注明原作者及原链接，严禁用于任何商业用途。

======================================================================================================

在前面的博文中，学习了创建socket时，该socket与VFS的关联。今天看看在创建socket成功以后，应用层拿到的是一个socket文件描述符。而后应用层如何利用该socket文件描述符，通过VFS层进行write操作。

文件fs/read_write.c

SYSCALL_DEFINE3(write, unsigned int, fd, const char __user *, buf,
        size_t, count)
{
    struct file *file;
    ssize_t ret = -EBADF;
    int fput_needed;

      

     /* 

     利用描述符fd，从进程task的文件表得到kernel维护的file结构。

     参数fput_needed表示在得到file后，是否需要进行fput。

     */

    file = fget_light(fd, &fput_needed);
    if (file) {
        //得到文件当前的偏移。对于socket来说，没有偏移的概念
        loff_t pos = file_pos_read(file);
        //进行写操作，并得到新的偏移量
        ret = vfs_write(file, buf, count, &pos);
        //更新file的偏移量
        file_pos_write(file, pos);
        //与fget_light对称的put操作，其中只有在fput_needed为true的情况下，才会真正执行put操作
        fput_light(file, fput_needed);
    }

    return ret;
}

进入fget_light

struct file *fget_light(unsigned int fd, int *fput_needed)
{
    struct file *file;
    struct files_struct *files = current->files;

    *fput_needed = 0;
    /*
    当文件表的引用为1时，表明只有该task使用该文件表，那么可以直接从文件表中获得文件描述符对应的file结构     而不为1的情况下，说明为多个task共用了该文件表，那么在访问该文件表时需要使用RCU保护
    */
    if (atomic_read(&files->count) == 1) {
        /* 从文件描述符fd得到file结构 */
        file = fcheck_files(files, fd);
        /* 如果file为目录，那么肯定不可以write，重置file */
        if (file && (file->f_mode & FMODE_PATH))
            file = NULL;
    } else {
        rcu_read_lock();
        file = fcheck_files(files, fd);
        if (file) {
            /*
            同样要检测file是否为目录，并且要在file->count不为0的情况下增加file的引用计数。
            如果file->count为0，那么说明file结构已经被别人释放了。那么也要重置file.
            */
            if (!(file->f_mode & FMODE_PATH) &&
                atomic_long_inc_not_zero(&file->f_count))
                *fput_needed = 1;
            else
                /* Didn't get the reference, someone's freed */
                file = NULL;
        }
        rcu_read_unlock();
    }

    return file;
}

进入vfs_write

ssize_t vfs_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t count, loff_t *pos)
{
    ssize_t ret;

     /* 做各种权限检查 */

    if (!(file->f_mode & FMODE_WRITE))
        return -EBADF;
    if (!file->f_op || (!file->f_op->write && !file->f_op->aio_write))
        return -EINVAL;
    if (unlikely(!access_ok(VERIFY_READ, buf, count)))
        return -EFAULT;

    ret = rw_verify_area(WRITE, file, pos, count);
    if (ret >= 0) {
        count = ret;
        /*
        在前面的文件《socket与VFS的关联1》中的socket_alloc_file函数中，已经将socket的文件操作集赋
        给了socket对应的file结构。因此这里的file->f_op即为socket_file_ops。
        而socket_file_ops->write为空，则下面会进入do_sync_write，即同步IO操作
        */
        if (file->f_op->write)
            ret = file->f_op->write(file, buf, count, pos);
        else
            ret = do_sync_write(file, buf, count, pos);
        if (ret > 0) {
            fsnotify_modify(file);
            add_wchar(current, ret);
        }
        inc_syscw(current);
    }

    return ret;
}

进入do_sync_write

ssize_t do_sync_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t len, loff_t *ppos)
{
    struct iovec iov = { .iov_base = (void __user *)buf, .iov_len = len };
    struct kiocb kiocb;
    ssize_t ret;

    init_sync_kiocb(&kiocb, filp);
    kiocb.ki_pos = *ppos;
    kiocb.ki_left = len;
    kiocb.ki_nbytes = len;

    for (;;) {
        /*
        这里即调用socket_file_ops->aio_write，即sock_aio_write。
        也就进入socket层的操作。到此完成了应用层-》内核-》VFS-》socket的过程。
        */
        ret = filp->f_op->aio_write(&kiocb, &iov, 1, kiocb.ki_pos);
        if (ret != -EIOCBRETRY)
            break;
        wait_on_retry_sync_kiocb(&kiocb);
    }

    if (-EIOCBQUEUED == ret)
        ret = wait_on_sync_kiocb(&kiocb);
    *ppos = kiocb.ki_pos;
    return ret;
}

本文只是简单描述了linux如何将应用层的写操作，通过VFS传递到socket层。