讨论 Linux 内核中的连接处理机制

1. 套接字创建与内核结构体的双向关联

当应用程序调用 socket() 系统调用时，内核会为该套接字分配一个 struct file 结构体，并初始化其中的 private_data 指针指向一个 struct socket 结构体。

同时，struct socket 中的 file 指针会反向指向这个 struct file 结构体。这种双向关联使得内核能够在需要时，在两者间进行导航。

2. 套接字结构体的层次与嵌套关系

在 Linux 内核中，不同类型的套接字（TCP / UDP）通过一系列嵌套的结构体来实现其特定的功能。

以下是这些结构体的层次关系和它们之间的嵌套方式：

// Kernel linux-2.6.24
struct sock;
struct inet_sock;
struct inet_connection_sock;

struct tcp_sock 
{
	/* inet_connection_sock has to be the first member of tcp_sock */
	struct inet_connection_sock	inet_conn;
    // ...
};

struct inet_connection_sock {
	/* inet_sock has to be the first member! */
	struct inet_sock	  icsk_inet;
	struct request_sock_queue icsk_accept_queue;
	// ...
};

struct inet_sock {
	/* sk and pinet6 has to be the first two members of inet_sock */
	struct sock		sk;
#if defined(CONFIG_IPV6) || defined(CONFIG_IPV6_MODULE)
	struct ipv6_pinfo	*pinet6;
#endif
	// ...
};

struct udp_sock {
	/* inet_sock has to be the first member */
	struct inet_sock inet;
	// ...
};

3. 套接字创建过程中的结构体分配与关联

当应用程序创建一个 TCP / UDP 套接字时，内核会分配相应的 tcp_sock / udp_sock 对象，这些对象包含了协议特定的状态和操作。

同时，内核会为该套接字分配一个唯一的文件描述符 sockfd ，并创建一个 struct file 结构体。

struct file 的 private_data 指针会指向一个新的 struct socket 结构体，该结构体中包含一个指向具体 tcp_sock / udp_sock 对象的 struct sock 指针。