tcp_v4_connect函数的解析

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int tcp_v4_connect(struct sock *sk, struct sockaddr *uaddr, int addr_len)
{
  // 解析输入的地址结构
  struct sockaddr_in *usin = (struct sockaddr_in *)uaddr;
  // 获取 TCP 协议栈的全局 death_row 对象
  struct inet_timewait_death_row *tcp_death_row;
  // 获取输入的套接字的 inet_sock 和 tcp_sock 结构
  struct inet_sock *inet = inet_sk(sk);
  struct tcp_sock *tp = tcp_sk(sk);
  // 获取输入套接字的 IP 选项
  struct ip_options_rcu *inet_opt;
  // 获取套接字的网络命名空间
  struct net *net = sock_net(sk);
  __be16 orig_sport, orig_dport;
  __be32 daddr, nexthop;
  struct flowi4 *fl4;
  struct rtable *rt;
  int err;

  // 检查地址的有效性
  if (addr_len < sizeof(struct sockaddr_in))
    return -EINVAL;
  if (usin->sin_family != AF_INET)
    return -EAFNOSUPPORT;

  // 获取目标地址和下一跳地址
  nexthop = daddr = usin->sin_addr.s_addr;
  inet_opt = rcu_dereference_protected(inet->inet_opt,
               lockdep_sock_is_held(sk));
  if (inet_opt && inet_opt->opt.srr) {
    if (!daddr)
      return -EINVAL;
    nexthop = inet_opt->opt.faddr;
  }

  // 保存原始的源端口号和目的端口号
  orig_sport = inet->inet_sport;
  orig_dport = usin->sin_port;
  // 获取并设置用于连接的路由
  fl4 = &inet->cork.fl.u.ip4;
  rt = ip_route_connect(fl4, nexthop, inet->inet_saddr,
            sk->sk_bound_dev_if, IPPROTO_TCP, orig_sport,
            orig_dport, sk);
  // 检查路由连接的结果
  if (IS_ERR(rt)) {
    err = PTR_ERR(rt);
    if (err == -ENETUNREACH)
      IP_INC_STATS(net, IPSTATS_MIB_OUTNOROUTES);
    return err;
  }

  // 检查路由是否指向多播或广播地址
  if (rt->rt_flags & (RTCF_MULTICAST | RTCF_BROADCAST)) {
    ip_rt_put(rt);
    return -ENETUNREACH;
  }

  // 更新目标地址为路由的目标地址
  if (!inet_opt || !inet_opt->opt.srr)
    daddr = fl4->daddr;

  // 获取 TCP 协议栈的 death_row 对象
  tcp_death_row = &sock_net(sk)->ipv4.tcp_death_row;

  // 更新源 IP 地址
  if (!inet->inet_saddr) {
    err = inet_bhash2_update_saddr(sk,  &fl4->saddr, AF_INET);
    if (err) {
      ip_rt_put(rt);
      return err;
    }
  } else {
    sk_rcv_saddr_set(sk, inet->inet_saddr);
  }

  // 重置 TCP 相关的状态
  if (tp->rx_opt.ts_recent_stamp && inet->inet_daddr != daddr) {
    tp->rx_opt.ts_recent    = 0;
    tp->rx_opt.ts_recent_stamp = 0;
    if (likely(!tp->repair))
      WRITE_ONCE(tp->write_seq, 0);
  }

  // 设置目的端口号和目标地址
  inet->inet_dport = usin->sin_port;
  sk_daddr_set(sk, daddr);

  // 设置扩展头长度
  inet_csk(sk)->icsk_ext_hdr_len = 0;
  if (inet_opt)
    inet_csk(sk)->icsk_ext_hdr_len = inet_opt->opt.optlen;

  // 设置最大报文段长度
  tp->rx_opt.mss_clamp = TCP_MSS_DEFAULT;

  // 设置套接字的状态为 SYN-SENT，并将其插入哈希表
  tcp_set_state(sk, TCP_SYN_SENT);
  err = inet_hash_connect(tcp_death_row, sk);
  if (err)
    goto failure;

  // 设置套接字的转发散列值
  sk_set_txhash(sk);

  // 设置新的端口并更新路由表
  rt = ip_route_newports(fl4, rt, orig_sport, orig_dport,
             inet->inet_sport, inet->inet_dport, sk);
  // 检查路由表更新的结果
  if (IS_ERR(rt)) {
    err = PTR_ERR(rt);
    rt = NULL;
    goto failure;
  }

  // 设置套接字的 GSO 类型并设置能力
  sk->sk_gso_type = SKB_GSO_TCPV4;
  sk_setup_caps(sk, &rt->dst);
  rt = NULL;

  // 设置初始化的 TCP 序列号和时间戳
  if (likely(!tp->repair)) {
    if (!tp->write_seq)
      WRITE_ONCE(tp->write_seq,
           secure_tcp_seq(inet->inet_saddr,
              inet->inet_daddr,
              inet->inet_sport,
              usin->sin_port));
    tp->tsoffset = secure_tcp_ts_off(net, inet->inet_saddr,
             inet->inet_daddr);
  }

  // 为套接字分配一个随机的标识符
  inet->inet_id = get_random_u16();

  // 如果启用了 TCP 快速打开，进行相应处理
  if (tcp_fastopen_defer_connect(sk, &err))
    return err;
  if (err)
    goto failure;

  // 发送 TCP 连接请求
  err = tcp_connect(sk);
  if (err)
    goto failure;

  return 0;

failure:
  // 失败时处理的操作
  tcp_set_state(sk, TCP_CLOSE);
  inet_bhash2_reset_saddr(sk);
  ip_rt_put(rt);
  sk->sk_route_caps = 0;
  inet->inet_dport = 0;
  return err;
}

EXPORT_SYMBOL(tcp_v4_connect);

tcp_v4_connect() 函数是在 Linux 内核中的 net/ipv4/tcp_ipv4.c 文件中定义的。它用于在 IPv4 网络上建立 TCP 连接。

该函数接受一个 TCP 套接字（sock）、目标地址（uaddr）和地址长度（addr_len）作为参数。

函数的主要功能包括解析地址、配置路由、设置套接字状态、分配序列号、设置时间戳、发送连接请求等步骤，最终返回连接的结果。

问题1：TCP 协议栈的 death_row 对象是什么？

TCP 协议栈的 death_row 对象是一个全局的数据结构，用于管理网络连接的生命周期。它的主要作用是处理关闭的连接，并在适当的时间回收连接资源。

在 TCP 协议中，当一条连接结束时（如连接被关闭或出现错误），该连接不会立即被释放，而是被放置在 death_row 中。death_row 在一段时间后会检查这些连接，并判断是否可以安全地回收它们。这段时间通常称为 "TIME_WAIT" 状态的时间。

在 TIME_WAIT 状态下，TCP 协议栈会保留连接的信息，以便处理网络中可能延迟到达的重复数据包。这样可以确保在网络中的所有数据包都被正确处理，从而保证可靠的连接关闭。

death_row 对象负责管理 TIME_WAIT 状态的连接。它维护了一个定时器，定期检查连接是否可以被回收。当连接经过一定时间后，death_row 将安全地释放这些连接占用的资源，以便可以重用这些资源来建立新的连接。

总的来说**，TCP 协议栈的 death_row 对象是用于管理关闭的 TCP 连接，并实现连接的安全释放和资源回收。**

问题2：struct flowi4在哪定义的？
struct flowi4 结构体是在 Linux 内核的头文件 include/net/flow.h 中定义的。该头文件是网络子系统中的一个重要头文件，包含了与网络流量处理相关的结构体和函数的声明。

下面是 struct flowi4 结构体的定义：

c 复制代码

struct flowi4 {
    __aligned_u32    daddr;             /* Destination address */
    __aligned_u32    saddr;             /* Source address */
    __aligned_u16    flowi4_oif;        /* Output interface index */
    __aligned_u8     flowi4_tos;        /* TOS / traffic class */
#define       FLOWI4_TOS_MASK        0x1E
#define       FLOWI4_TOS_SHIFT       1
    __aligned_u8     flowi4_scope;      /* Scope */
#define       FLOWI4_SCOPE_MASK      0x0F
#define       FLOWI4_SCOPE_SHIFT     0
    __aligned_u32    flowi4_proto;      /* Protocol */
    __aligned_u8     flowi4_flags;      /* Flags */
    __aligned_u8     flowi4_secid;      /* SELinux security ID */
};

struct flowi4 结构体用于表示 IPv4 流量的路由查找信息。它的成员变量包括目标地址（daddr）、源地址（saddr）、输出接口索引（flowi4_oif）、TOS/流量类别（flowi4_tos）、作用域（flowi4_scope）、协议（flowi4_proto）、标志（flowi4_flags）和 SELinux 安全标识符（flowi4_secid）等。

该结构体提供了描述和标识 IPv4 流量路由的必要信息，用于在网络栈中进行路由查找和转发决策。

问题3：sk_daddr_set是什么？inet_csk是什么？在哪里定义的？

sk_daddr_set() 是 Linux 内核中的一个函数，用于设置套接字（socket）的目标地址（destination address）。它在文件 net/core/sock.c 中定义。

sk_daddr_set() 函数的定义如下：

c 复制代码

static inline void sk_daddr_set(struct sock *sk, __be32 daddr)
{
    sk->__sk_common.skc_daddr = daddr;
}

sk_daddr_set() 函数通过修改套接字的 skc_daddr 成员变量来设置目标地址。这个成员变量保存了套接字关联的目标 IP 地址。

inet_csk 是一个宏，用于获取 TCP 套接字（struct sock）中 inet 控制块（struct inet_connection_sock）的指针。它定义在 include/net/inet_connection_sock.h 中。

下面是 inet_csk 宏的定义：

c 复制代码

#define inet_csk(sk)        ((struct inet_connection_sock *)(sk)->sk_prot->data)

通过这个宏，可以方便地访问和操作与 TCP 连接相关的状态和参数，例如 TCP 的扩展头长度、SACK（Selective Acknowledgment）选项等。