在漫長地分析完socket的創建源碼后，發現一片漿糊，所以特此總結，我的博客中同時有另外一篇詳細的源碼分析，內核版本為3.9，建議在閱讀本文后若還有興趣再去看另外一篇博文。絕對不要單獨看另外一篇。

一：調用鏈：

二：數據結構

一一看一下每個數據結構的意義：

1) socket, sock, inet_sock, tcp_sock的關系
創建完sk變量后，回到inet_create函數中：

這里是根據sk變量得到inet_sock變量的地址；這里注意區分各個不同結構體。
a. struct socket：這個是基本的BSD socket，面向用戶空間，應用程序通過系統調用開始創建的socket都是該結構體，它是基于虛擬文件系統創建出來的；
類型主要有三種，即流式、數據報、原始套接字協議；

b. struct sock：它是網絡層的socket；對應有TCP、UDP、RAW三種，面向內核驅動；

其狀態相比socket結構更精細：

c. struct inet_sock：它是INET域的socket表示，是對struct sock的一個擴展，提供INET域的一些屬性，如TTL，組播列表，IP地址，端口等；
d. struct raw_socket：它是RAW協議的一個socket表示，是對struct inet_sock的擴展，它要處理與ICMP相關的內容；
e. sturct udp_sock：它是UDP協議的socket表示，是對struct inet_sock的擴展；
f. struct inet_connection_sock：它是所有面向連接的socket表示，是對struct inet_sock的擴展；

g. struct tcp_sock：它是TCP協議的socket表示，是對struct inet_connection_sock的擴展，主要增加滑動窗口，擁塞控制一些TCP專用屬性；
h. struct inet_timewait_sock：它是網絡層用于超時控制的socket表示；
i. struct tcp_timewait_sock：它是TCP協議用于超時控制的socket表示；

三：具體過程

1、函數入口：
1) 示例代碼如下：

int server_sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

2) 入口：
net/Socket.c:sys_socketcall()，根據子系統調用號，創建socket會執行sys_socket()函數；

2、分配socket結構：
1) 調用鏈：
net/Socket.c:sys_socket()->sock_create()->__sock_create()->sock_alloc()；

2) 在socket文件系統中創建i節點：

inode = new_inode(sock_mnt->mnt_sb);
這里，new_inode函數是文件系統的通用函數，其作用是在相應的文件系統中創建一個inode；其主要代碼如下(fs/Inode.c)：

上面有個條件判斷：if (sb->s_op->alloc_inode)，意思是說如果當前文件系統的超級塊有自己分配inode的操作函數，則調用它自己的函數分配inode，否則從公用的高速緩存區中分配一塊inode；

3) 創建socket專用inode：
在“socket文件系統注冊”一文中后面提到，在安裝socket文件系統時，會初始化該文件系統的超級塊，此時會初始化超級塊的操作指針s_op為sockfs_ops結構；因此此時分配inode會調用sock_alloc_inode函數來完成：實際上分配了一個socket_alloc結構體，該結構體包含socket和inode，但最終返回的是該結構體中的inode成員；至此，socket結構和inode結構均分配完畢；分配inode后，應用程序便可以通過文件描述符對socket進行read()/write()之類的操作，這個是由虛擬文件系統(VFS)來完成的。

3、根據inode取得socket對象：
由于創建inode是文件系統的通用邏輯，因此其返回值是inode對象的指針；但這里在創建socket的inode后，需要根據inode得到socket對象；內聯函數SOCKET_I由此而來，這里使用兩個重要宏containerof和offsetof

4、使用協議族來初始化socket：

1) 注冊AF_INET協議域：

在“socket文件系統注冊”中提到系統初始化的工作，AF_INET的注冊也正是通過這個來完成的；

初始化入口net/ipv4/Af_inet.c：這里調用sock_register函數來完成注冊：

根據family將AF_INET協議域inet_family_ops注冊到內核中的net_families數組中；下面是其定義：

static struct net_proto_family inet_family_ops = { .family = PF_INET, .create = inet_create, .owner = THIS_MODULE, };

其中，family指定協議域的類型，create指向相應協議域的socket的創建函數；

2) 套接字類型

在相同的協議域下，可能會存在多個套接字類型；如AF_INET域下存在流套接字(SOCK_STREAM)，數據報套接字(SOCK_DGRAM)，原始套接字（SOCK_RAW），在這三種類型的套接字上建立的協議分別是TCP, UDP，ICMP/IGMP等。

在Linux內核中，結構體struct proto表示域中的一個套接字類型，它提供該類型套接字上的所有操作及相關數據(在內核初始化時會分配相應的高速緩沖區，見上面提到的inet_init函數)。

AF_IENT域的這三種套接字類型定義用結構體inet_protosw(net/ipv4/Af_inet.c)來表示，如下：其中，tcp_prot(net/ipv4/Tcp_ipv4.c)、 udp_prot(net/ipv4/Udp.c)、raw_prot(net/ipv4/Raw.c)分別表示三種類型的套接字，分別表示相應套接字的 操作和相關數據；ops成員提供該協議域的全部操作集合，針對三種不同的套接字類型，有三種不同的域操作inet_stream_ops、 inet_dgram_ops、inet_sockraw_ops，其定義均位于net/ipv4/Af_inet.c下；

內 核初始化時，在inet_init中，會將不同的套接字存放到全局變量inetsw中統一管理；inetsw是一個鏈表數組，每一項都是一個struct inet_protosw結構體的鏈表，總共有SOCK_MAX項，在inet_init函數對AF_INET域進行初始化的時候，調用函數 inet_register_protosw把數組inetsw_array中定義的套接字類型全部注冊到inetsw數組中；其中相同套接字類型，不同 協議類型的套接字通過鏈表存放在到inetsw數組中，以套接字類型為索引，在系統實際使用的時候，只使用inetsw，而不使用 inetsw_array；

3) 使用協議域來初始化socket

了解了上面的知識后，我們再回到net/Socket.c:sys_socket()->sock_create()->__sock_create()中：

pf = rcu_dereference(net_families[family]); err = pf->create(net, sock, protocol);

上面的代碼中，找到內核初始化時注冊的協議域，然后調用其create方法；

5、分配sock結構：

sk是網絡層對于socket的表示，結構體struct sock比較龐大，這里不詳細列出，只介紹一些重要的成員，sk_prot和sk_prot_creator，這兩個成員指向特定的協議處理函數集，其類型是結構體struct proto，struct proto類型的變量在協議棧中總共也有三個.其調用鏈如下：

net/Socket.c:sys_socket()->sock_create()->__sock_create()->net/ipv4/Af_inet.c:inet_create()；

inet_create()主要完成以下幾個工作：

1) 設置socket的狀態為SS_UNCONNECTED；

sock->state = SS_UNCONNECTED;

2) 根據socket的type找到對應的套接字類型：

由于同一type不同protocol的套接字保存在inetsw中的同一鏈表中，因此需要遍歷鏈表來查找；在上面的例子中，會將protocol重新賦值為answer->protocol，即IPPROTO_TCP，其值為6；

3) 使用匹配的協議族操作集初始化sk；

結合源碼，sock變量的ops指向inet_stream_ops結構體變量；

4) 分配sock結構體變量 net/Socket.c:sys_socket()->sock_create()->__sock_create()->net /ipv4/Af_inet.c:inet_create()->net/core/Sock.c:sk_alloc()：

其中，answer_prot指向tcp_prot結構體變量；

其中，sk_prot_alloc分配sock結構體變量；由于在inet_init中為不同的套接字分配了高速緩沖區，因此該sock結構體變量會在該緩沖區中分配空間；分配完成后，對其做一些初始化工作：

i) 初始化sk變量的sk_prot和sk_prot_creator；
ii) 初始化sk變量的等待隊列；
iii) 設置net空間結構，并增加引用計數；

6、建立socket結構與sock結構的關系：

inet = inet_sk(sk);

這里為什么能直接將sock結構體變量強制轉化為inet_sock結構體變量呢？只有一種可能，那就是在分配sock結構體變量時，真正分配的是inet_sock或是其他結構體；

我們回到分配sock結構體的那塊代碼(參考前面的5.4小節：net/core/Sock.c)：

static struct sock *sk_prot_alloc(struct proto *prot, gfp_t priority, int family) { struct sock *sk; struct kmem_cache *slab; slab = prot->slab; if (slab != NULL) sk = kmem_cache_alloc(slab, priority); else sk = kmalloc(prot->obj_size, priority); return sk; }

上面的代碼在分配sock結構體時，有兩種途徑，一是從tcp專用高速緩存中分配；二是從內存直接分配；前者在初始化高速緩存時，指定了結構體大小為prot->obj_size；后者也有指定大小為prot->obj_size，

根據這點，我們看下tcp_prot變量中的obj_size(net/ipv4/Tcp_ipv4.c)：

.obj_size = sizeof(struct tcp_sock),

也就是說，分配的真實結構體是tcp_sock；由于tcp_sock、inet_connection_sock、inet_sock、sock之間均為0處偏移量，因此可以直接將tcp_sock直接強制轉化為inet_sock。

2) 建立socket, sock的關系
創建完sock變量之后，便是初始化sock結構體，并建立sock與socket之間的引用關系；調用鏈如下：
net/Socket.c:sys_socket()->sock_create()->__sock_create()->net /ipv4/Af_inet.c:inet_create()->net/core/Sock.c:sock_init_data()：
該函數主要工作是：
a. 初始化sock結構的緩沖區、隊列等；
b. 初始化sock結構的狀態為TCP_CLOSE；
c. 建立socket與sock結構的相互引用關系；

7、使用tcp協議初始化sock：
inet_create()函數最后，通過相應的協議來初始化sock結構：這里調用的是tcp_prot的init鉤子函數net/ipv4/Tcp_ipv4.c:tcp_v4_init_sock()，它主要是對tcp_sock和inet_connection_sock進行一些初始化；

8、socket與文件系統關聯：

創建好與socket相關的結構后，需要與文件系統關聯，詳見sock_map_fd()函數：

1) 申請文件描述符，并分配file結構和目錄項結構；
2) 關聯socket相關的文件操作函數表和目錄項操作函數表；
3) 將file->private_date指向socket；

socket與文件系統關聯后，以后便可以通過文件系統read/write對socket進行操作了；