内核中用于数据接收的结构体struct msghdr(转)

内核中用于数据接收的结构体struct msghdr(转)

我们从一个实际的数据包发送的例子入手，来看看其发送的具体流程，以及过程中涉及到的相关数据结构。在我们的虚拟机上发送icmp回显请求包，ping另一台主机172.16.48.1。我们使用系统调用sendto发送这个icmp包。

ssize_t sendto(int s, const void *buf, size_t len, int flags,

const struct sockaddr *to, socklen_t tolen);

s就是socket的fd。buf是待发送的icmp数据包，len是buf的长度。flags可以是下列标志位的位或：

MSG_DONTROUTE

在发送分组时，不使用网关，只有直接连接在本网络中的主机才能接收到数据。这个标志通常仅用于诊断和路由程序。可路由的协议族才能使用这个标志；packet sockets不可以使用。

MSG_DONTWAIT

使用非阻塞操作。

MSG_NOSIGNAL

当流式套接字的另一端中断连接时不发送SIGPIPE信号，但仍然返回EPIPE错误。

MSG_CONFIRM (仅用于Linux 2.3以上版本)

通知链路层发生了转发过程：得到了另一端的成功应答。如果链路层没有收到通知，它将按照常规探测网络上的相邻主机(比如通过免费arp)。只能用于 SOCK_DGRAM和SOCK_RAW类型的套接字，且仅对IPv4和IPv6有效。

除此之外，还有MSG_MORE，MSG_OOB，MSG_EOR。

to是这个数据包发送的目地端地址，tolen是to的长度。

系统调用sendto最终调用内核函数:

asmlinkage long sys_sendto(int fd, void __user * buff, size_t len,

unsigned flags, struct sockaddr __user *addr, int addr_len)

sys_sendto构建一个结构体struct msghdr，用于接收来自应用层的数据包，下面是结构体struct msghdr的定义：

struct msghdr {

void            *msg_name;

int             msg_namelen;

struct iovec    *msg_iov;

__kernel_size_t msg_iovlen;

void            *msg_control;

__kernel_size_t msg_controllen;

unsigned        msg_flags;

};

这个结构体的内容可以分为四组。

第一组是msg_name和msg_namelen，记录这个消息的名字，其实就是数据包的目的地址。msg_name是指向一个结构体struct sockaddr的指针。长度为16：

struct sockaddr{

sa_family_t sa_family;

char        sa_addr[14];

}

所以，msg_namelen的长度为16。需要注意的是，结构体struct sockaddr只在进行参数传递时使用，无论是在用户态还是在内核态，我们都把其强制转化为结构体struct sockaddr_in：

strcut sockaddr_in{

sa_family_t         sin_family;

unsigned short int  sin_port;

struct in_addr      sin_addr;

unsigned char       __pad[__SOCK_SIZE__ - sizeof(short int) -

sizeof(unsigned short int) - sizeof(struct in_addr)];

};

struct in_addr{

__u32 s_addr;

}

__SOCK_SIZE__的值为16，所以，struct sockaddr中真正有用的数据只有8bytes。在我们的ping例子中，传入到内核的msghdr结构中：

msg.msg_name = { sa_family_t = MY_AF_INET, sin_port = 0, sin_addr.s_addr = 172.16.48.1 }

msg_msg_namelen = 16。

请求回显icmp包没有目的端地址的端口号。

第二组是msg_iov和msg_iovlen，记录这个消息的内容。msg_iov是一个指向结构体struct iovec的指针，实际上，确切地说，应该是一个结构体strcut iovec的数组。下面是该结构体的定义：

struct iovec{

void __user     *iov_base;

__kernel_size_t iov_len;

};

iov_base指向数据包缓冲区，即参数buff，iov_len是buff的长度。msghdr中允许一次传递多个buff，以数组的形式组织在 msg_iov中，msg_iovlen就记录数组的长度（即有多少个buff）。在我们的ping程序的实例中：

msg.msg_iov = { struct iovec = { iov_base = { icmp头+填充字符'E' }, iov_len = 40 } }

msg.msg_len = 1

第三组是msg_control和msg_controllen，它们可被用于发送任何的控制信息，在我们的例子中，没有控制信息要发送。暂时略过。

第四组是msg_flags。其值即为传入的参数flags。raw协议不支持MSG_OOB标志，即带外数据。