Linux中通过Socket文件描述符寻找连接状态介绍

时间：2022-08-15 12:16:38

针对下文的总结：socket是一种文件描述符

进程的打开文件描述符表

Linux的三个系统调用：open，socket，pipe 返回的都是一个描述符。不同的进程中，他们返回的描述符可以相同。那么，在同一个进程中，他们可以相同吗？或者说，普通文件、套接字和管道，这三者的描述符属于同一个集合吗？

在内核源码中，三个系统调用声明如下：

  1. SYSCALL_DEFINE3(open, const char __user *, filename, int, flags, umode_t, mode);
  2. SYSCALL_DEFINE3(socket, int, family, int, type, int, protocol);
  3. SYSCALL_DEFINE1(pipe, int __user *, fildes);

他们都会先后调用函数

  • get_unused_fd_flags：获取当前进程打开文件描述符表中的空闲描述符；
  • fd_install：安装新描述符到当前进程打开文件描述符表。

内核为每个进程维护了一个结构体struct task_struct，可称为进程表项、进程控制块（PCB: Process Control Block）或者进程描述符，定义如下：

  1. struct task_struct {
  2. volatile long state;  /* -1 unrunnable, 0 runnable,>0 stopped */
  3. …
  4. pid_t pid;
  5. …
  6. struct files_struct *files;
  7. …
  8. };

其中files成员成为打开文件描述符表，定义如下：

  1. struct files_struct {
  2. …
  3. struct fdtable fdtab;
  4. …
  5. struct file __rcu * fd_array[NR_OPEN_DEFAULT];
  6. };

其成员fdtab为关键数据成员，定义如下：

  1. struct fdtable {
  2. unsigned int max_fds;
  3. struct file __rcu **fd;      /* current fd array */
  4. unsigned long *close_on_exec;
  5. unsigned long *open_fds;
  6. struct rcu_head rcu;
  7. };

这说明普通的文件、套接字、管道等，都被抽象为文件，共同占用进程的打开文件描述符。

　　　　http://blog.csdn.net/aprilweet/article/details/53482930

========================另外一篇=============================

/Proc 目录下面有许多数字命名的子目录，这些数字表示系统当前运行的进程号；
其中/proc/N/fd目录下面保存了打开的文件描述符，指向实际文件的一个链接。如下：

root@yang-ubuntu:/proc/4810/fd# ll
总用量 0

dr-x------ 2 root root 0 3月 8 16:07 ./
dr-xr-xr-x 8 root root 0 3月 8 16:07 ../
lrwx------ 1 root root 64 3月 8 16:08 0 -> /dev/pts/1
lrwx------ 1 root root 64 3月 8 16:08 1 -> /dev/pts/1
lrwx------ 1 root root 64 3月 8 16:09 10 -> socket:[21190]
lrwx------ 1 root root 64 3月 8 16:07 2 -> /dev/pts/1
lrwx------ 1 root root 64 3月 8 16:08 3 -> /tmp/ZCUDY7QsPB (deleted)
lrwx------ 1 root root 64 3月 8 16:08 4 -> /tmp/sess_0fpvhvcpftcme834e1l4beo2i6
lrwx------ 1 root root 64 3月 8 16:08 5 -> socket:[20625]
lrwx------ 1 root root 64 3月 8 16:08 6 -> anon_inode:[eventpoll]
lrwx------ 1 root root 64 3月 8 16:08 7 -> socket:[20626]
lrwx------ 1 root root 64 3月 8 16:08 8 -> socket:[20627]
lrwx------ 1 root root 64 3月 8 16:09 9 -> socket:[21189]

我们想查看]，这个数字又是哪儿来的呢？请往下看。

在/proc/net/tcp目录下面保存了所有TCP链接的状态信息。

root@yang-ubuntu:/proc/net# vim /proc/net/tcp
sl local_address rem_address st tx_queue rx_queue tr tm->when retrnsmt uid timeout inode
0: 00000000:0CEA 00000000:0000 0A 00000000:00000000 00:00000000 00000000 1001 0 9482 1 ffff88001a501a00 100 0 0 10 -1
1: 00000000:008B 00000000:0000 0A 00000000:00000000 00:00000000 00000000 0 0 8916 1 ffff88001a501380 100 0 0 10 -1
2: 00000000:0050 00000000:0000 0A 00000000:00000000 00:00000000 00000000 0 0 11440 1 ffff88001a502080 100 0 0 10 -1
3: 0100007F:0035 00000000:0000 0A 00000000:00000000 00:00000000 00000000 0 0 12333 1 ffff88001a502700 100 0 0 10 -1
4: 00000000:0016 00000000:0000 0A 00000000:00000000 00:00000000 00000000 0 0 7922 1 ffff88001a500000 100 0 0 10 -1
5: 0100007F:0277 00000000:0000 0A 00000000:00000000 00:00000000 00000000 0 0 13302 1 ffff88001a500680 100 0 0 10 -1
6: 00000000:01BD 00000000:0000 0A 00000000:00000000 00:00000000 00000000 0 0 8914 1 ffff88001a500d00 100 0 0 10 -1
7: 00000000:0929 00000000:0000 0A 00000000:00000000 00:00000000 00000000 0 0 20625 1 ffff88001a504100 100 0 0 10 -1
8: 8064A8C0:01BD 0164A8C0:C26A 01 00000000:00000000 02:00030E57 00000000 0 0 13216 2 ffff88001a503a80 22 4 1 10 18
2 ffff88001a505b00 24 4 28 10 -1
10: 8064A8C0:0016 0164A8C0:CD9C 01 00000000:00000000 02:0000B4B4 00000000 0 0 17721 2 ffff88001a503400 22 4 20 10 -1
11: 8064A8C0:0016 0164A8C0:CDAE 01 00000000:00000000 02:0000DB1B 00000000 0 0 18130 2 ffff88001a504e00 24 4 31 10 -1
12: 8064A8C0:0929 0164A8C0:F4B6 01 00000000:00000000 02:00097B3E 00000000 0 0 21190 2 ffff88001a506800 24 4 24 10 -1
13: 8064A8C0:0016 0164A8C0:CDAC 01 00000000:00000000 02:0000DB1B 00000000 0 0 18074 2 ffff88001a502d80 21 4 24 10 -1
14: 8064A8C0:0016 0164A8C0:F3FC 01 00000000:00000000 02:00089B3B 00000000 0 0 20675 2 ffff88001a506180 24 4 25 10 -1
15: 8064A8C0:0016 0164A8C0:CDAD 01 00000080:00000000 01:00000018 00000000 0 0 18102 4 ffff88001a504780 24 4 21 10 -1

看上数字【21189 】没有，就是这儿来的，到此我们可以找出链接的IP、PORT链接四元组【8064A8C0:0929 0164A8C0:F4B5】这个地方是用十六进制保存的，换算成十进制方式【192.168.100.128:2345            192.168.100.1:62645】；

去网络连接状态里面看一下：

root@yang-ubuntu:/proc/4275/fd# netstat -antp
激活Internet连接 (服务器和已建立连接的)
Proto Recv-Q Send-Q Local Address Foreign Address State PID/Program name
tcp 0 0 0.0.0.0:3306 0.0.0.0:* LISTEN 1710/mysqld
tcp 0 0 0.0.0.0:139 0.0.0.0:* LISTEN 1062/smbd
tcp 0 0 0.0.0.0:80 0.0.0.0:* LISTEN 1736/nginx.conf
tcp 0 0 127.0.0.1:53 0.0.0.0:* LISTEN 1925/dnsmasq
tcp 0 0 0.0.0.0:22 0.0.0.0:* LISTEN 628/sshd
tcp 0 0 127.0.0.1:631 0.0.0.0:* LISTEN 709/cupsd
tcp 0 0 0.0.0.0:445 0.0.0.0:* LISTEN 1062/smbd
tcp 0 0 0.0.0.0:2345 0.0.0.0:* LISTEN 4809/start.php
tcp 0 0 192.168.100.128:445 192.168.100.1:49770 ESTABLISHED 2514/smbd
tcp 0 0 192.168.100.128:2345 192.168.100.1:62645 ESTABLISHED 4810/0.0.0.0:2345
tcp 0 0 192.168.100.128:22 192.168.100.1:52636 ESTABLISHED 3565/sshd: root@not
tcp 0 0 192.168.100.128:22 192.168.100.1:52654 ESTABLISHED 3718/3
tcp 0 0 192.168.100.128:22 192.168.100.1:52652 ESTABLISHED 3714/1
tcp 0 0 192.168.100.128:22 192.168.100.1:62460 ESTABLISHED 4817/4
tcp 0 0 192.168.100.128:22 192.168.100.1:52653 ESTABLISHED 3716/2
tcp6 0 0 :::139 :::* LISTEN 1062/smbd
tcp6 0 0 :::22 :::* LISTEN 628/sshd
tcp6 0 0 ::1:631 :::* LISTEN 709/cupsd
tcp6 0 0 :::445 :::* LISTEN 1062/smbd

回到开始的问题：9 Socket文件描述符代表的是本地【192.168.100.128:2345】到【192.168.100.1:62645】的一条TCP连接！

为什么往socket中写数据，就会发送到对端(只针对tcp协议的研究)? 举例：浏览器请求服务器？

客户端首先发起建立与服务器TCP连接。一旦建立连接，浏览器进程和服务器进程就可以通过各自的套接字来访问TCP。

客户端套接字是客户进程和TCP连接之间的“门”，服务器端套接字是服务器进程和同一TCP连接之间的“门”。

客户往自己的套接字发送HTTP请求消息，也从自己的套接字接收HTTP响应消息。

类似地，服务器从自己的套接字接收HTTP请求消息，也往自己的套接字发送HTTP响应消息。

客户端或服务器一旦把某个消息送入各自的套接字，这个消息就完全落入TCP的控制之中。//所以说底层是基于tcp提供的可靠的消息传输机制

TCP给HTTP提供一个可靠的数据传输服务;这意味着由客户发出的每个HTTP请求消息最终将无损地到达服务器，由服务器发出的每个HTTP响应消息最终也将无损地到达客户。

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