UDP协议栈内核数据结构与守护进程创建流程分析

文章目录

  • 1 UDP 原理
    • 1.1 分离、分用问题
    • 1.2 内核数据结构
  • 2 守护进程
    • 2.1 进程组与作业
    • 2.2 会话
    • 2.3 手写守护进程

1 UDP 原理

1.1 分离、分用问题


UDP内核数据结构：

structudphdr{__u16 source;__u16 dest;__u16 len;__u16 check;};

UDP 报头由4个部分组成，总共8字节。16位 UDP 长度限制了数据长度必须小于等于65535（64KB）。UDP在发送数据时是数据报，这就意味着不会拆包也不会合并。

UDP作为网络层协议需要解决两个问题：

  1. 报头有效载荷如何分离： UDP报头长度固定8字节，指针指向报头起始地址，类型强转后能分离。
  2. 分用问题，交给上层哪个进程：一个端口只能一个进程监听（一个进程能监听多个端口）。

理解如何分离有效载荷：
Windows、Linux操作系统由C为主写的，这个报头就是一个结构体。当主机收到数据，在网络层，指针指向数据，做指针类型强转就得到了数据的正确分布。

1.2 内核数据结构

UDP 没有真正意义上的发送缓冲区，因为它不需要错误重传等行为。但有接收缓冲区。

sk_buf结构体的四个指针：

  • head：缓冲区开始。
  • data：数据开始。
  • tail：数据结束。
  • end：缓冲区结束。


UDP 将应用层将要发送的数据直接写在的这个缓冲区里面。当向下交付时，直接移动指针即可。

以上是 UDP 结构体和内核中的缓冲区，下面是管理 UDP 的结构体。向上交付时通过指针强转实现，该结构体与缓冲区一样，都是贯穿三层协议栈。

TCP 的管理结构体有所不同之处在于是基于连接的：

2 守护进程

2.1 进程组与作业

前台进程一个终端只能有一个，特点是能够获得键盘输入。

进程组是一组进程的集合，且进程组ID(PGID)等于该组的组长(第一个进程)的PID，进程组有利于统一管理一组进程。单个进程一组是特殊情况。

[jack@ubuntu]~$psajx|head-1;psajx|grepsleepPPIDPID PGID SID TTY TPGID STATUIDTIME COMMAND1336399133648413364841336399pts/01336484S+10010:00sleep10001336399133648513364841336399pts/01336484S+10010:00sleep2000

前台进程组中每一个前台进程会尝试拥有键盘输入，谁先抢到谁先拥有。

进程组是站在系统内核角度看的，作业是站在 shell 角度看的，作业与进程组基本上可以认为是一个东西。

创建三个作业(进程组)：

[jack@ubuntu]~$jobs[1]Runningsleep1000|sleep2000|sleep3000&[2]- Runningsleep1000|sleep2000&[3]+ Runningsleep1000&

将[1]号后台作业转到前台：

[jack@ubuntu]~$fg1sleep1000|sleep2000|sleep3000

Ctrl+Z可以将前台作业暂停。

使用bg [作业号]可以继续后台作业，也可以使用信号的方式。

2.2 会话

创建出来的进程组会有一个SID，这是会话的session-id。

PPIDPID PGID SID TTY TPGID STATUIDTIME COMMAND1336399133689613368961336399pts/01336896S+10010:00sleep1000

会话是多个进程组的集合。当通过windows的xshell登录linux，linux会创建一个会话，该会话是登录后的第一个进程，即终端。


退出关闭会话，进程组退出。为了让进程组不受会话影响可以使用将进程组守护化。剥离开会话。使进程变成孤儿进程。

可以使用系统调用实现：

intdaemon(intnochdir,intnoclose);

2.3 手写守护进程

使用setsid函数可以分离会话与进程组。

进程组长不能调用setsid，因为组长进程 pid 等于 pgid。当调用setsid后，成为另一个组长，pgid混乱。所以要先 fork，让子进程成为守护进程，父进程退出。

intdaemon(intnoclose,intnodir)// 风云乱世枭雄起，唯有一人称英雄。善事善名传五域，大仁大意救众生。今朝斩命还世人，五域共颂大爱名。才情横溢天资卓，持剑登顶必成尊。{pid_tpid=fork();if(pid)exit(0);elseif(pid<0)return-1;setsid();if(!noclose){close(0);close(1);close(2);}if(!nodir){chdir("/");}return0;}