【Linux 内核网络协议栈源码剖析】listen 函数剖析

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listen 函数仅供服务器端调用，把一个未连接的套接字转换为一个被动套接字，指示内核应接受指向该套接字的连接请求。

1、应用层——listen 函数

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1. #include <sys/socket.h>
2. int listen(int sockfd, int backlog);
3. /*sockfd是bind之后的套接口描述字，第二个参数规定了内核应该为相应套接口排队的最大连接个数*/

2、BSD Socket 层——sock_listen 函数

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1. /*
2. *  Perform a listen. Basically, we allow the protocol to do anything
3. *  necessary for a listen, and if that works, we mark the socket as
4. *  ready for listening.
5. */
6. //服务器端监听客户端的连接请求
7. //fd表示bind后的套接字文件描述符，backlog表示排队的最大连接个数
8. //listen函数把一个未连接的套接字转换为一个被动套接字，
9. //指示内核应接受该套接字的连接请求
10. static int sock_listen(int fd, int backlog)
11. {
12. struct socket *sock;
13. if (fd < 0 || fd >= NR_OPEN || current->files->fd[fd] == NULL)
14. return(-EBADF);
15. //给定文件描述符返回socket结构以及file结构指针，这里file参数为NULL，则表明对这个不感兴趣
16. if (!(sock = sockfd_lookup(fd, NULL)))
17. return(-ENOTSOCK);
18. //前提是没有建立连接，该套接字已经是连接状态了，自然不需要
19. if (sock->state != SS_UNCONNECTED)
20. {
21. return(-EINVAL);
22. }
23. //调用底层实现函数(inet_listen)
24. if (sock->ops && sock->ops->listen)
25. sock->ops->listen(sock, backlog);
26. sock->flags |= SO_ACCEPTCON;//设置标识字段，表示正在监听
27. return(0);
28. }

3、INET Socket 层——inet_listen 函数

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1. /*
2. *  Move a socket into listening state.
3. */
4. //sock_listen的下层调用函数
5. //这个函数主要是对sock结构中state字段的设置。listen函数到这层完成处理
6. static int inet_listen(struct socket *sock, int backlog)
7. {
8. //获取sock数据结构
9. struct sock *sk = (struct sock *) sock->data;
10. //如果sock的端口号为0(未绑定任何端口号)，则自动绑定一个本地端口号(新的未使用的最小的端口号)
11. //如果事先已经绑定了一个端口号，那么这个代码将不会执行
12. if(inet_autobind(sk)!=0)
13. return -EAGAIN;
14. /* We might as well re use these. */
15. /*
16. * note that the backlog is "unsigned char", so truncate it
17. * somewhere. We might as well truncate it to what everybody
18. * else does..
19. */
20. //等待的最大数.内核限制最大连接数是5
21. if ((unsigned) backlog > 5)
22. backlog = 5;
23. sk->max_ack_backlog = backlog;//缓存的最大未应答数据包个数
24. if (sk->state != TCP_LISTEN)//如果不是listen状态，则置位listen状态
25. {
26. sk->ack_backlog = 0;//缓存的未应答数据包个数清0
27. sk->state = TCP_LISTEN;
28. }
29. return(0);
30. }

可以看出 inet_listen 函数主要就是设置 sock 的状态为TCP_LISTEN。tcp的三次握手以及四次挥手就是基于这样的一些状态。

函数内部有调用 inet_autobind 函数，该函数是为没有绑定端口的sock结构自动绑定一个端口号（系统可用的最小端口号）

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1. /*
2. *  Automatically bind an unbound socket.
3. */
4. //自动绑定一个本地端口号，一般用于客户端，实际应用层编程时，对于客户端我们并没有
5. //特别去绑定某个端口号，而是由系统自动绑定
6. static int inet_autobind(struct sock *sk)
7. {
8. /* We may need to bind the socket. */
9. if (sk->num == 0)
10. {
11. //获取一个新的未使用的端口号
12. sk->num = get_new_socknum(sk->prot, 0);
13. if (sk->num == 0)
14. return(-EAGAIN);
15. put_sock(sk->num, sk);//加入到sock_array哈希表中
16. //将一个无符号短整型数从网络字节顺序转换为主机字节顺序。大小端问题
17. sk->dummy_th.source = ntohs(sk->num);//TCP首部中的source字段表示本地端口号
18. }
19. return 0;
20. }

listen 函数把一个未连接的套接字转换为一个被动套接字，指示内核应接受指向该套接字的连接请求，其内部实现归根到底就是设置 sock 结构的状态，设置其为 TCP_LISTEN。功能很简单。

这个函数也是服务器端调用，其套接字的地址信息状态和bind函数执行之后是一样的，只绑定了本地地址信息，不知道对端的地址信息。