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内核中的UDP socket流程（8）——udp_sendmsg

更新时间：2022-09-01 18:09:45

作者：gfree.wind@gmail.com
原文：http://blog.chinaunix.net/space.php?uid=23629988&do=blog&id=91590

继续分析udp_sendmsg，
  1.      ipc.oif = sk->sk_bound_dev_if;
  2.      err = sock_tx_timestamp(msg, sk, &ipc.shtx);
  3.      if (err)
  4.           return err;
  5.      if (msg->msg_controllen) {
  6.           err = ip_cmsg_send(sock_net(sk), msg, &ipc);
  7.           if (err)
  8.                return err;
  9.           if (ipc.opt)
  10.                free = 1;
  11.           connected = 0;
  12.      }
  13.      if (!ipc.opt)
  14.           ipc.opt = inet->opt;
ipc.oif设置为socket bind的interface，设置发送数据包时间戳产生策略。msg->msg_controllen若不为0，那么就调用ip_cmsg_send——从函数名字上看，好像是要发送cmsg，然而实际上却没有任何数据发送。请看它的定义。
  1. int ip_cmsg_send(struct net *net, struct msghdr *msg, struct ipcm_cookie *ipc)
  2. {
  3.      int err;
  4.      struct cmsghdr *cmsg;

  6.      for (cmsg = CMSG_FIRSTHDR(msg); cmsg; cmsg = CMSG_NXTHDR(msg, cmsg)) {
  7.           if (!CMSG_OK(msg, cmsg))
  8.                return -EINVAL;
  9.           if (cmsg->cmsg_level != SOL_IP)
  10.                continue;
  11.           switch (cmsg->cmsg_type) {
  12.           case IP_RETOPTS:
  13.                err = cmsg->cmsg_len - CMSG_ALIGN(sizeof(struct cmsghdr));
  14.                err = ip_options_get(net, &ipc->opt, CMSG_DATA(cmsg),
  15.                               err 40 ? err : 40);
  16.                if (err)
  17.                     return err;
  18.                break;
  19.           case IP_PKTINFO:
  20.           {
  21.                struct in_pktinfo *info;
  22.                if (cmsg->cmsg_len != CMSG_LEN(sizeof(struct in_pktinfo)))
  23.                     return -EINVAL;
  24.                info = (struct in_pktinfo *)CMSG_DATA(cmsg);
  25.                ipc->oif = info->ipi_ifindex;
  26.                ipc->addr = info->ipi_spec_dst.s_addr;
  27.                break;
  28.           }
  29.           default:
  30.                return -EINVAL;
  31.           }
  32.      }
  33.      return 0;
  34. }
从以上代码可以看出，cmsg只支持两种类型：1个是IP_RETOPTS——设置包的option，另外一个是IP_PKTINFO——具体定义，可以使用man 7 ip来查看。
  1.      saddr = ipc.addr;
  2.      ipc.addr = faddr = daddr;

  4.      if (ipc.opt && ipc.opt->srr) {
  5.           if (!daddr)
  6.                return -EINVAL;
  7.           faddr = ipc.opt->faddr;
  8.           connected = 0;
  9.      }
  10.      tos = RT_TOS(inet->tos);
  11.      if (sock_flag(sk, SOCK_LOCALROUTE) ||
  12.          (msg->msg_flags & MSG_DONTROUTE) ||
  13.          (ipc.opt && ipc.opt->is_strictroute)) {
  14.           tos |= RTO_ONLINK;
  15.           connected = 0;
  16.      }
前面对于地址赋值的几行代码，我还没有看出什么用途来——哪个高手指教一下。后面是几种情况下，设置发送该包是不需要路由标志——表示到达目的地址是不需要下一跳的。
  1.      if (ipv4_is_multicast(daddr)) {
  2.           if (!ipc.oif)
  3.                ipc.oif = inet->mc_index;
  4.           if (!saddr)
  5.                saddr = inet->mc_addr;
  6.           connected = 0;
  7.      }
如果目的地址是多播地址且没有bind interface，那么就使用本地多播interface，如果没有设置源地址，那么就使用本地多播地址。
  1.      if (connected)
  2.           rt = (struct rtable *)sk_dst_check(sk, 0);

  4.      if (rt == NULL) {
  5.           struct flowi fl = { .oif = ipc.oif,
  6.                         .mark = sk->sk_mark,
  7.                         .nl_u = { .ip4_u =
  8.                                { .daddr = faddr,
  9.                               .saddr = saddr,
  10.                               .tos = tos } },
  11.                         .proto = sk->sk_protocol,
  12.                         .flags = inet_sk_flowi_flags(sk),
  13.                         .uli_u = { .ports =
  14.                                 { .sport = inet->inet_sport,
  15.                               .dport = dport } } };
  16.           struct net *net = sock_net(sk);

  18.           security_sk_classify_flow(sk, &fl);
  19.           err = ip_route_output_flow(net, &rt, &fl, sk, 1);
  20.           if (err) {
  21.                if (err == -ENETUNREACH)
  22.                     IP_INC_STATS_BH(net, IPSTATS_MIB_OUTNOROUTES);
  23.                goto out;
  24.           }

  26.           err = -EACCES;
  27.           if ((rt->rt_flags & RTCF_BROADCAST) &&
  28.               !sock_flag(sk, SOCK_BROADCAST))
  29.                goto out;
  30.           if (connected)
  31.                sk_dst_set(sk, dst_clone(&rt->dst));
  32.      }
如果是面向连接的socket，那么首先检查该socket之前使用的路由。如果没有有效的路由，那么就使用ip_route_output_flow来查找到一个路由。如果没有找到，就返回错误。如果是面向连接的socket，那么就将该路由保存到socket结构中。
  1.       if (msg->msg_flags&MSG_CONFIRM)
  2.           goto do_confirm;
如果设置了MSG_CONFIRM标志，那么就跳转到do_confirm.MSG_CONFIRM的具体作用，请查看man 2 sendto。
  1. back_from_confirm:

  3.      saddr = rt->rt_src;
  4.      if (!ipc.addr)
  5.           daddr = ipc.addr = rt->rt_dst;

  7.      lock_sock(sk);
  8.      if (unlikely(up->pending)) {
  9.           /* The socket is already corked while preparing it. */
  10.           /* ... which is an evident application bug. --ANK */
  11.           release_sock(sk);

  13.           LIMIT_NETDEBUG(KERN_DEBUG "udp cork app bug 2\n");
  14.           err = -EINVAL;
  15.           goto out;
  16.      }
  17.      /*
  18.      * Now cork the socket to pend data.
  19.      */
  20.      inet->cork.fl.fl4_dst = daddr;
  21.      inet->cork.fl.fl_ip_dport = dport;
  22.      inet->cork.fl.fl4_src = saddr;
  23.      inet->cork.fl.fl_ip_sport = inet->inet_sport;
  24.      up->pending = AF_INET;
使用路由的源地址作为包的源地址，检查这个socket是否还有pending的数据——如果有的话，根据注释就是出错了，而且这个不应该发生。正常情况下，设置inet->cork.fl，并置socket为pending状态。
  1. do_append_data:
  2.      up->len += ulen;
  3.      getfrag = is_udplite ? udplite_getfrag : ip_generic_getfrag;
  4.      err = ip_append_data(sk, getfrag, msg->msg_iov, ulen,
  5.                sizeof(struct udphdr), &ipc, &rt,
  6.                corkreq ? msg->msg_flags|MSG_MORE : msg->msg_flags);
  7.      if (err)
  8.           udp_flush_pending_frames(sk);
  9.      else if (!corkreq)
  10.           err = udp_push_pending_frames(sk);
  11.      else if (unlikely(skb_queue_empty(&sk->sk_write_queue)))
  12.           up->pending = 0;
  13.      release_sock(sk);
使用ip_append_data将这次要发送的数据追加到该socket上——这个函数下次进行具体的分析。如果出错，就drop所有socket上的数据包。如果corkreq为0，那么就调用udp_push_pending_frames去发送数据。如果该socket的发送队列为空，那么就将socket的pending状态重置。最后释放socket锁——从这里可以看出，在使用socket发送数据时，当多线程一起发送时，虽然不能保证包的顺序，但是可以保证每个数据包不会与其他数据包混在一起。
  1. out:
  2.      ip_rt_put(rt);
  3.      if (free)
  4.           kfree(ipc.opt);
  5.      if (!err)
  6.           return len;
  7.      /*
  8.      * ENOBUFS = no kernel mem, SOCK_NOSPACE = no sndbuf space. Reporting
  9.      * ENOBUFS might not be good (it's not tunable per se), but otherwise
  10.      * we don't have a good statistic (IpOutDiscards but it can be too many
  11.      * things). We could add another new stat but at least for now that
  12.      * seems like overkill.
  13.      */
  14.      if (err == -ENOBUFS || test_bit(SOCK_NOSPACE, &sk->sk_socket->flags)) {
  15.           UDP_INC_STATS_USER(sock_net(sk),
  16.                     UDP_MIB_SNDBUFERRORS, is_udplite);
  17.      }
  18.      return err;
最后进行资源的释放。如果没有出错，就返回发送的数据长度，如果出错，就增加错误统计。
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