趣谈Linux操作系统
刘超
网易杭州研究院云计算技术部首席架构师
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入门准备篇 (3讲)
开篇词 | 为什么要学习Linux操作系统?
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01 | 入学测验:你究竟对Linux操作系统了解多少?
02 | 学习路径:爬过这六个陡坡,你就能对Linux了如指掌
核心原理篇:第一部分 Linux操作系统综述 (3讲)
03 | 你可以把Linux内核当成一家软件外包公司的老板
04 | 快速上手几个Linux命令:每家公司都有自己的黑话
05 | 学会几个系统调用:咱们公司能接哪些类型的项目?
核心原理篇:第二部分 系统初始化 (4讲)
06 | x86架构:有了开放的架构,才能打造开放的营商环境
07 | 从BIOS到bootloader:创业伊始,有活儿老板自己上
08 | 内核初始化:生意做大了就得成立公司
09 | 系统调用:公司成立好了就要开始接项目
核心原理篇:第三部分 进程管理 (10讲)
10 | 进程:公司接这么多项目,如何管?
11 | 线程:如何让复杂的项目并行执行?
12 | 进程数据结构(上):项目多了就需要项目管理系统
13 | 进程数据结构(中):项目多了就需要项目管理系统
14 | 进程数据结构(下):项目多了就需要项目管理系统
15 | 调度(上):如何制定项目管理流程?
16 | 调度(中):主动调度是如何发生的?
17 | 调度(下):抢占式调度是如何发生的?
18 | 进程的创建:如何发起一个新项目?
19 | 线程的创建:如何执行一个新子项目?
核心原理篇:第四部分 内存管理 (7讲)
20 | 内存管理(上):为客户保密,规划进程内存空间布局
21 | 内存管理(下):为客户保密,项目组独享会议室封闭开发
22 | 进程空间管理:项目组还可以自行布置会议室
23 | 物理内存管理(上):会议室管理员如何分配会议室?
24 | 物理内存管理(下):会议室管理员如何分配会议室?
25 | 用户态内存映射:如何找到正确的会议室?
26 | 内核态内存映射:如何找到正确的会议室?
核心原理篇:第五部分 文件系统 (4讲)
27 | 文件系统:项目成果要归档,我们就需要档案库
28 | 硬盘文件系统:如何最合理地组织档案库的文档?
29 | 虚拟文件系统:文件多了就需要档案管理系统
30 | 文件缓存:常用文档应该放在触手可得的地方
核心原理篇:第六部分 输入输出系统 (5讲)
31 | 输入与输出:如何建立售前售后生态体系?
32 | 字符设备(上):如何建立直销模式?
33 | 字符设备(下):如何建立直销模式?
34 | 块设备(上):如何建立代理商销售模式?
35 | 块设备(下):如何建立代理商销售模式?
核心原理篇:第七部分 进程间通信 (7讲)
36 | 进程间通信:遇到大项目需要项目组之间的合作才行
37 | 信号(上):项目组A完成了,如何及时通知项目组B?
38 | 信号(下):项目组A完成了,如何及时通知项目组B?
39 | 管道:项目组A完成了,如何交接给项目组B?
40 | IPC(上):不同项目组之间抢资源,如何协调?
41 | IPC(中):不同项目组之间抢资源,如何协调?
42 | IPC(下):不同项目组之间抢资源,如何协调?
核心原理篇:第八部分 网络系统 (7讲)
43 预习 | Socket通信之网络协议基本原理
43 | Socket通信:遇上特大项目,要学会和其他公司合作
44 | Socket内核数据结构:如何成立特大项目合作部?
45 | 发送网络包(上):如何表达我们想让合作伙伴做什么?
46 | 发送网络包(下):如何表达我们想让合作伙伴做什么?
47 | 接收网络包(上):如何搞明白合作伙伴让我们做什么?
48 | 接收网络包(下):如何搞明白合作伙伴让我们做什么?
核心原理篇:第九部分 虚拟化 (7讲)
49 | 虚拟机:如何成立子公司,让公司变集团?
50 | 计算虚拟化之CPU(上):如何复用集团的人力资源?
51 | 计算虚拟化之CPU(下):如何复用集团的人力资源?
52 | 计算虚拟化之内存:如何建立独立的办公室?
53 | 存储虚拟化(上):如何建立自己保管的单独档案库?
54 | 存储虚拟化(下):如何建立自己保管的单独档案库?
55 | 网络虚拟化:如何成立独立的合作部?
核心原理篇:第十部分 容器化 (4讲)
56 | 容器:大公司为保持创新,鼓励内部创业
57 | Namespace技术:内部创业公司应该独立运营
58 | CGroup技术:内部创业公司应该独立核算成本
59 | 数据中心操作系统:上市敲钟
实战串讲篇 (9讲)
60 | 搭建操作系统实验环境(上):授人以鱼不如授人以渔
61 | 搭建操作系统实验环境(下):授人以鱼不如授人以渔
62 | 知识串讲:用一个创业故事串起操作系统原理(一)
63 | 知识串讲:用一个创业故事串起操作系统原理(二)
64 | 知识串讲:用一个创业故事串起操作系统原理(三)
65 | 知识串讲:用一个创业故事串起操作系统原理(四)
66 | 知识串讲:用一个创业故事串起操作系统原理(五)
67 | 期末测试:这些操作系统问题,你真的掌握了吗?
结束语 | 永远别轻视任何技术,也永远别轻视自己
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专栏加餐 (2讲)
学习攻略(一):学好操作系统,需要掌握哪些前置知识?
“趣谈Linux操作系统”食用指南
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44 | Socket内核数据结构:如何成立特大项目合作部?

刘超 2019-07-08
上一节我们讲了 Socket 在 TCP 和 UDP 场景下的调用流程。这一节,我们就沿着这个流程到内核里面一探究竟,看看在内核里面,都创建了哪些数据结构,做了哪些事情。

解析 socket 函数

我们从 Socket 系统调用开始。
SYSCALL_DEFINE3(socket, int, family, int, type, int, protocol)
{
int retval;
struct socket *sock;
int flags;
......
if (SOCK_NONBLOCK != O_NONBLOCK && (flags & SOCK_NONBLOCK))
flags = (flags & ~SOCK_NONBLOCK) | O_NONBLOCK;
retval = sock_create(family, type, protocol, &sock);
......
retval = sock_map_fd(sock, flags & (O_CLOEXEC | O_NONBLOCK));
......
return retval;
}
这里面的代码比较容易看懂,Socket 系统调用会调用 sock_create 创建一个 struct socket 结构,然后通过 sock_map_fd 和文件描述符对应起来。
在创建 Socket 的时候,有三个参数。
一个是 family,表示地址族。不是所有的 Socket 都要通过 IP 进行通信,还有其他的通信方式。例如,下面的定义中,domain sockets 就是通过本地文件进行通信的,不需要 IP 地址。只不过,通过 IP 地址只是最常用的模式,所以我们这里着重分析这种模式。
#define AF_UNIX 1/* Unix domain sockets */
#define AF_INET 2/* Internet IP Protocol */
第二个参数是 type,也即 Socket 的类型。类型是比较少的。
第三个参数是 protocol,是协议。协议数目是比较多的,也就是说,多个协议会属于同一种类型。
常用的 Socket 类型有三种,分别是 SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM 和 SOCK_RAW。
enum sock_type {
SOCK_STREAM = 1,
SOCK_DGRAM = 2,
SOCK_RAW = 3,
......
}
SOCK_STREAM 是面向数据流的,协议 IPPROTO_TCP 属于这种类型。SOCK_DGRAM 是面向数据报的,协议 IPPROTO_UDP 属于这种类型。如果在内核里面看的话,IPPROTO_ICMP 也属于这种类型。SOCK_RAW 是原始的 IP 包,IPPROTO_IP 属于这种类型。
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精选留言(9)

  • 俩孩儿他爸
    struct tcp_sock继承自struct inet_connection_sock inet_conn,inet_connection_sock继承自struct inet_sock,struct inet_sock继承自struct sock;

    1.上述四个结构的关系具有十足的面向对象的特征,struct是基类,通过层层继承,实现了类的复用;
    2.内核中网络相关的很多函数,参数往往都是struct sock,函数内部依照不同的业务逻辑,将struct sock转换为不同的业务结构;
    这样做的好处:
    1.简化接口的设计复杂度;
    2.使用基类作为参数,十分类似于面向对象中的多态特性,能够有效的增强接口的稳定性、提升扩展性。
    2019-10-11
    3
  • Spring
    老师,请问服务端维护的未完全建立链接队列的元素sock是什么时候创建的呢?是每次收到客户端的SYN包后创建?还是listen时会初始化几个sock?
    2019-10-02
    1
  • 无心之福
    开头的那个代码的 逗号加的不对吧?

    作者回复: 对的,看一下SYSCALL_DEFINE3这个宏的定义就理解了

    2019-08-19
    1
    1
  • kkxue
    原来得先看总结图,再看内容。。

    作者回复: 对的,这是一个好方法

    2019-07-14
    1
  • 谛听
    socket: 根据参数创建相应socket
    bind: 绑定IP、端口
    listen: 建立两个队列,改变状态为TCP_LISTEN
    accept: 从完成三次握手的队列中取出一个socket,没有的话让出cpu
    connect: 三次握手
    2019-11-24
  • 莫名
    看了一遍,然后花了一天把源码又过了一遍,很有收货,对socket的理解不再浮于表面。

    作者回复: 赞

    2019-08-09
  • W.jyao
    老师,能解释下listenfd和acceptfd的端口为什么一样吗?

    作者回复: 一个服务端口当然一样呀。只不过两个socket数据结构而已

    2019-07-08
  • 飞翔
    syn到底是个什么东西呀?是个integer还是char类型

    作者回复: 详见网络包的格式,TCP头里面有syn

    2019-07-08
    1
  • 二星球
    老师好,同一个TCP链接上先后发送2次rpc请求,后发送的请求其结果先返回,先发送的请求结果后返回,这样有没有问题呢,系统能区分各自的返回结果么,靠什么机制保证的呢?一直没有想明白

    作者回复: RPC是应用层的,需要应用层自己保证请求和结果的对应。

    2019-07-08
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