【原创】xenomai内核解析--xenomai与普通linux进程之间通信XDDP(一)--实时端socket建立流程

时间  2020-10-18 标签 html linux 算法 跨域 数组 数据结构 dom socket 函数 性能

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1.概述

上篇文章xenomai内核解析--实时IPC概述中介绍了RTIPC，从这篇文章开始开始深刻xenomai内核，解析RTIPC的具体实现。linux

rtipc-arch

XDDP、IDDP和BUFP因为应用场景不同，因此底层不同，但也区别不大。XDDP用于xenomai任务与普通Linux任务通信，提供两种方式，一种是每次读写做为一个数据报来操做，对应实时任务间的通信方式IDDP；另外一种为能够将屡次读写的数据缓冲最后组成一个大的数据报发送，对应实时任务间的BUFP方式。因此解析了XDDP原理，那么IDDP和BUFP天然也就懂了,后面文章我也会简单说一下IDDP、XDDP。算法

须要先说明一下 XDDP几乎涉及了xenomai的全部关键组件，经过解析xenomai内核XDDP的实现源码，你会明白：跨域

  • xenomai内核：
    • XDDP的详细实现。
    • 实时设备驱动模型：RTDM是如何管理协议类设备的，应用是如何找到并使用具体的协议设备的（其实和Linux相似），如何为xenomai添加一个自定义协议设备等。
  • Linux端：字符类设备管理、虚拟文件系统VFS；
  • 通信过程当中的内存分配释放：实时内存堆-xnheap，详见xenomai内核解析--实时内存管理--xnheap
  • xenomai资源同步互斥机制：xnsynch
  • 如何跨域唤醒指定任务：ipipe虚拟中断xnpipe_wakeup_apc

２.XDDP的使用注意事项

上篇文章已经介绍了具体的使用方法,linux端经过read()、write()读写/dev/rtp<minor>或/proc/xenomai/registry/rtipc/xddp/label来通信，Xenomai端经过套接字recvfrom()或read()来接收数据，sendto()或write()来发送数据。其中须要注意的是:数组

  • XDDP 只能由xenomai应用(使用Libcobalt库编译)建立.
  • 因为端口号与Linux端次设备号绑定,因此必须两边都关闭释放了才能再次使用同一个端口（可见文末总框图）。

下面咱们就沿着这个流程到内核里面一探究竟，看看在内核里面，都建立了哪些数据结构，作了哪些事情。数据结构

xddp-ipc

3.解析socket函数

从调用socket()函数开始。对于xenomai实时程序，该函数不是直接就执行系统调用，而是由xenomai实时库libcobalt中实现，实时应用编译时会连接到该库。dom

/*xenomai-3.x.x\lib\cobalt\rtdm.c*/
COBALT_IMPL(int, socket, (int protocol_family, int socket_type, int protocol))
{
	int s;
	s = XENOMAI_SYSCALL3(sc_cobalt_socket, protocol_family,
			     socket_type, protocol);
	if (s < 0) {
		s = __STD(socket(protocol_family, socket_type, protocol));
	}
	return s;
}

从该函数能够看到，首先执行xenomai内核调用，若是xenomai系统调用返回负值，一种状况时产生了错误，另外一种状况说明这些参数不是要实时内核提供服务的，接着才去调用标准库执行linux的系统调用。这就实现了同一接口也可让linux提供服务。socket

建立socket的时候有三个参数，一个是protocol_family表示地址族，在linux中，以下两种是比较熟悉的。函数

#define AF_UNIX 1/* Unix domain sockets */
#define AF_INET 2/* Internet IP Protocol */

对于xenomai，protocol_family只有一种,若是本身为xenomai内核添加自定义的协议设备就能够经过该参数识别：性能

/* Address family */
#define AF_RTIPC		111

/* Protocol family */
#define PF_RTIPC		AF_RTIPC

第二个参数是socket_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。

经常使用的 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。若是在内核里面看的话，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。

对于socket_type，在xenomai 中,通信是在系统内部,统一为数据报即SOCK_DGRAM ，其他无效。xenomai提供的protocol以下几种：

enum {
/** Default protocol (IDDP) */
	IPCPROTO_IPC  = 0,
	IPCPROTO_XDDP = 1,
	IPCPROTO_BUFP = 3,
	IPCPROTO_MAX
};

其实xenomai提供的rtipc只做为实时进程间通信，内部与linux socket一点关系都没有，从上就能够看出，仅是函数接口相同而已。

这一节，咱们重点看IPCPROTO_XDDP协议。实时系统调用sc_cobalt_socket对应内核代码以下。它会调用__rtdm_dev_socket()

/*kernel\xenomai\posix\io.c*/
COBALT_SYSCALL(socket, lostage,
	       (int protocol_family, int socket_type, int protocol))
{
	return __rtdm_dev_socket(protocol_family, socket_type, protocol);
}
/*kernel\xenomai\rtdm\core.c*/
int __rtdm_dev_socket(int protocol_family, int socket_type,
		      int protocol)
{
	struct rtdm_dev_context *context;
	struct rtdm_device *dev;
	int ufd, ret;

	secondary_mode_only(); 
							
	dev = __rtdm_get_protodev(protocol_family, socket_type);
	......

	ufd = __rtdm_anon_getfd("[rtdm-socket]", O_RDWR);
......
	ret = create_instance(ufd, dev, &context);
......
	if (dev->ops.socket) {
		ret = dev->ops.socket(&context->fd, protocol);
		......
	}
......
	ret = rtdm_fd_register(&context->fd, ufd);
......

	return ufd;
}

secondary_mode_only()表示目前上下文必须是linux域，应为涉及到linux一些资源分配，如文件描述符。你可能会疑惑，咱们建立调用socket函数的应用已经在实时线程里了，并且咱们使用实时库libcobalt发起的系统调用，进内核后应该是haed域，而这里为何还secondary_mode_only？解答这个问题请移步本博客其余文章xenomai内核解析--双核系统调用(一)小节的权限控制。

先是根据protocol_family和socket_type转换为xnkey_t来查找对应的rtdm_device.

struct rtdm_device *__rtdm_get_protodev(int protocol_family, int socket_type)
{
	struct rtdm_device *dev = NULL;
	struct xnid *xnid;
	xnkey_t id;
	secondary_mode_only();	
    
	id = get_proto_id(protocol_family, socket_type);
	mutex_lock(&register_lock);

	xnid = xnid_fetch(&protocol_devices, id);
	if (xnid) {
		dev = container_of(xnid, struct rtdm_device, proto.id);
		__rtdm_get_device(dev);
	}
	mutex_unlock(&register_lock);

	return dev;
}

3.1 RTDM Protocol Devices

id类型为longlong，高32位为protocol_family,低32位为socket_type,将它做为key在红黑树protocol_devices上找到对应的设备。

static struct rb_root protocol_devices;

protocol_devices是一个全局变量，其类型是struct rb_root，咱们知道xenomai 实时驱动模型（RTDM）将全部实时设备分为两种Protocol Devices（协议类设备）和CharacterDevices(字符类设备)，protocol_devices做为全部Protocol Devices的根节点，全部Protocol Devices驱动注册时调用rtdm_dev_register()后都会挂到protocol_devices上。

xenomai中实时进程间通信RTDM设备rtipc及其rtipc_driver，在drivers\xenomai\ipc\rtipc.c中以下：

static struct rtdm_driver rtipc_driver = {
	.profile_info		=	RTDM_PROFILE_INFO(rtipc,
							  RTDM_CLASS_RTIPC,
							  RTDM_SUBCLASS_GENERIC,
							  1),
	.device_flags		=	RTDM_PROTOCOL_DEVICE,
	.device_count		=	1,
	.context_size		=	sizeof(struct rtipc_private),
	.protocol_family	=	PF_RTIPC,	/*地址族*/
	.socket_type		=	SOCK_DGRAM,  /*socket类型*/
	.ops = {
		.socket		=	rtipc_socket,
		.close		=	rtipc_close,
		.recvmsg_rt	=	rtipc_recvmsg,
		.recvmsg_nrt	=	NULL,
		.sendmsg_rt	=	rtipc_sendmsg,
		.sendmsg_nrt	=	NULL,
		.ioctl_rt	=	rtipc_ioctl,
		.ioctl_nrt	=	rtipc_ioctl,
		.read_rt	=	rtipc_read,
		.read_nrt	=	NULL,
		.write_rt	=	rtipc_write,
		.write_nrt	=	NULL,
		.select		=	rtipc_select,
	},
};

static struct rtdm_device device = {
	.driver = &rtipc_driver,
	.label = "rtipc",
};

从rtipc_driver中的rtdm_fd_ops咱们就能够看出一二，建立一个rtipc socket后，对该socket的数据收发、读写等操做都会调用到rtdm_fd_ops内的rtipc_sendmsg()、rtipc_recvmsg（）等函数。

一样，若是须要自定义一个xenomai Protocol Devices，实现这些函数，为该设备设置好protocol_family和socket_type后，咱们的实时应用就能够经过调用socket()，而后xenomai RTDM经过(protocol_family<<32) | socket_type做为xnkey_t到该设备及对应的driver，来让该设备为咱们服务。

rdtm-rb

回到__rtdm_dev_socket(),接下来调用__rtdm_anon_getfd完成在用户空间定义一个[rtdm-socket]的文件，将[rtdm-socket]与rtdm_dumb_fops结合起来。

int __rtdm_dev_socket(int protocol_family, int socket_type,
		      int protocol)
{
......
	ufd = __rtdm_anon_getfd("[rtdm-socket]", O_RDWR);
......
......
	ret = create_instance(ufd, dev, &context);
......
}

为何要这样作呢？用户空间须要一个文件描述符来与内核rtdm_fd对应起来，ufd做为用户套接字socket，后面的代码会看到ufd成为红黑树上查找rtdm_fd的keyt_t，当使用socket接口对ufd操做时，到了内核里就会用ufd找到对应的rtdm_fd。可是直接对ufd使用read/write等操做是不容许的，因此还须要为ufd设置file_operation rtdm_dumb_fops,rtdm_dumb_fops里的函数均打印一条警告信息，直接对ufd使用read/write等操做时就内核就会输出WARNING信息。

static inline void warn_user(struct file *file, const char *call)
{
	struct dentry *dentry = file->f_path.dentry;
	
	printk(XENO_WARNING
	       "%s[%d] called regular %s() on /dev/rtdm/%s\n",
	       current->comm, task_pid_nr(current), call + 5, dentry->d_name.name);
}
static ssize_t dumb_read(struct file *file, char  __user *buf,
			 size_t count, loff_t __user *ppos)
{
	warn_user(file, __func__);
	return -EINVAL;
}

.....
const struct file_operations rtdm_dumb_fops = {
	.read		= dumb_read,
	.write		= dumb_write,
	.poll		= dumb_poll,
	.unlocked_ioctl	= dumb_ioctl,
};

接着调用create_instance()建立rtdm_dev_context并初始化对应的结构体,在RTDM中，struct rtdm_driver与struct rtdm_device描述了一个设备的共有抽象信息，但具体的设备有其操做的具体数据，称为实时设备的上下文rtdm_dev_context，结构以下：

struct rtdm_dev_context {
	struct rtdm_fd fd;
    
	/** Set of active device operation handlers */
	/** Reference to owning device */
	struct rtdm_device *device;

	/** Begin of driver defined context data structure */
	char dev_private[0];
};

其中成员fd类型为struct rtdm_fd,其中记录着该设备的OPS，所属线程等信息。

成员变量dev_private为私有数据的起始地址，至于设备的私有数据有多大，在rtdm_device用context_size表，对于rtipc，其大小为sizeof(struct rtipc_private),因此为rtipc建立rtdm_dev_context时分配的内存大小为sizeof(struct rtdm_dev_context) + rtipc_driver->context_size。

struct rtdm_fd以下

struct rtdm_fd {
	unsigned int magic;  	/*RTDM_FD_MAGIC*/
	struct rtdm_fd_ops *ops;	/*RTDM设备可用的操做,*/
	struct cobalt_ppd *owner;	/*所属Process*/
	unsigned int refs;			/*打开计数*/
	int minor;
	int oflags;
#ifdef CONFIG_XENO_ARCH_SYS3264
	int compat;
#endif
	struct list_head cleanup;
};
  • magic fd的类型 RTDM_FD_MAGIC
  • *ops 描述RTDM设备可用的操做。 这些处理程序由RTDM设备驱动程序（rtdm_driver）实现。
  • *owner该rtdm_fd所属的应用程序。
  • refs 记录该fd的引用次数，当为0时会触发执行ops->close()
  • minor
  • oflags
  • cleanup

create_instance()执行完后各结构暂时以下:

rtdm_contex

接着执行ops.socket()也就是rtipc_socket(),传入参数为rtdm_fd和protocol(IPCPROTO_XDDP).

if (dev->ops.socket) {
		ret = dev->ops.socket(&context->fd, protocol);
        ......
	}
static int rtipc_socket(struct rtdm_fd *fd, int protocol)
{
	struct rtipc_protocol *proto;
	struct rtipc_private *priv;
	int ret;

	if (protocol < 0 || protocol >= IPCPROTO_MAX)
		return -EPROTONOSUPPORT;

	if (protocol == IPCPROTO_IPC)
		/* Default protocol is IDDP */
		protocol = IPCPROTO_IDDP;

	proto = protocols[protocol - 1];
	if (proto == NULL)	/* Not compiled in? */
		return -ENOPROTOOPT;

	priv = rtdm_fd_to_private(fd);
	priv->proto = proto;
	priv->state = kmalloc(proto->proto_statesz, GFP_KERNEL);
	......

	xnselect_init(&priv->send_block);
	xnselect_init(&priv->recv_block);

	ret = proto->proto_ops.socket(fd);
	......
	return ret;
}

先看协议是否是xenomai支持的，若是协议类型为IPCPROTO_IPC,那就是默认协议IPCPROTO_IDDP,接着从数组中取出协议对应的rtipc_protocol* proto,以前说过rtipc提供三种进程间通信:IDDP、XDDP、BUFP,用结构体struct rtipc_protocol来描述它们，保存在数组rtipc_protocol中：

static struct rtipc_protocol *protocols[IPCPROTO_MAX] = {
#ifdef CONFIG_XENO_DRIVERS_RTIPC_XDDP
	[IPCPROTO_XDDP - 1] = &xddp_proto_driver,
#endif
#ifdef CONFIG_XENO_DRIVERS_RTIPC_IDDP
	[IPCPROTO_IDDP - 1] = &iddp_proto_driver,
#endif
#ifdef CONFIG_XENO_DRIVERS_RTIPC_BUFP
	[IPCPROTO_BUFP - 1] = &bufp_proto_driver,
#endif
};

protols

接着根据rtdm_fd获得rtdm_dev_context内的dev_private[0],这里先看一下struct rtipc_private各成员变量的意思：

struct rtipc_private {
	struct rtipc_protocol *proto;
	DECLARE_XNSELECT(send_block);//struct xnselect send_block
	DECLARE_XNSELECT(recv_block);//struct xnselect recv_block
	void *state;
};
  • proto指向具体的rtipc_protocol
  • send_block、send_block是链表，发送或接收阻塞时会插入该链表
  • state 与dev_private[0]相似，指向不一样协议所需的而外空间。对于XDDP说指向sizeof(struct xddp_socket)大小内存。

获得dev_private[0]后，强制类型转换为structr tipc_private *priv 后开始初始化结构体tipc_private 内各成员.最后调用具体协议的下的socket()，传入参数fd,对应XDDP协议xddp_socket()；
到此知道，实时应用对socket描述符的操做最后都是由实时设备驱动中具体函数来完成，后续的配置数据收发等都是按该路径进行执行。

bind-xenosyscall

回到xddp socket():

static int xddp_socket(struct rtdm_fd *fd)
{
	struct rtipc_private *priv = rtdm_fd_to_private(fd);
	struct xddp_socket *sk = priv->state;

	sk->magic = XDDP_SOCKET_MAGIC;
	sk->name = nullsa;	/* Unbound */
	sk->peer = nullsa;
	sk->minor = -1;
	sk->handle = 0;
	*sk->label = 0;
	sk->poolsz = 0;
	sk->buffer = NULL;
	sk->buffer_port = -1;
	sk->bufpool = NULL;
	sk->fillsz = 0;
	sk->status = 0;
	sk->timeout = RTDM_TIMEOUT_INFINITE;
	sk->curbufsz = 0;
	sk->reqbufsz = 0;
	sk->monitor = NULL;
	rtdm_lock_init(&sk->lock);
	sk->priv = priv;

	return 0;
}

在xddp_socket()主要初始化struct xddp_socket，也很重要，后面会详细解析它。xddp_socket()执行完毕后回到__rtdm_dev_socket(),接下来调用rtdm_fd_register()将rdtm_fd并注册到cobalt_ppd中。

int __rtdm_dev_socket(int protocol_family, int socket_type,
		      int protocol)
{ 
     ......
	ret = rtdm_fd_register(&context->fd, ufd);
.....
	return ufd;
 }
int rtdm_fd_register(struct rtdm_fd *fd, int ufd)
{
	struct rtdm_fd_index *idx;
	struct cobalt_ppd *ppd;
	spl_t s;
	int ret = 0;

	ppd = cobalt_ppd_get(0);
	idx = kmalloc(sizeof(*idx), GFP_KERNEL);
......
	idx->fd = fd;
......
	ret = xnid_enter(&ppd->fds, &idx->id, ufd);
.....
	return ret;
}

3.2 rtdm_fd_index

首先获取当前进程的struct cobalt_ppd,而后分配一个struct rtdm_fd_index,看名字知道rtdm_fd的index结构，怎么索引呢？经过传入的ufd，传入的ufd做为key，构造一个rtdm_fd_index，而后插入ppd->fds,ppd->fds时一颗红黑树，每个实时任务建立或打开的实时设备fd都是由fds来记录着。

ddp-fds

将ufd与rtdm_fd联系起来之后，socket函数执行完毕，返回ufd，用户空间经过ufd发起内核调用时，就可经过ufd找到内核里相关的全部的结构。

xddp_socket

完成各数据结构分配关系连接后，下一步就能够对该socket进行配置了。解析setsockopt()函数以前，上面图中struct xddp_socket、struct cobalt_ppd两个结构体还有没有介绍,以下:

3.3 cobalt_ppd介绍

struct cobalt_ppd（即Cobalt内核调度的实时进程的私有数据 ,Cobalt_process Private data）,结构以下：

struct cobalt_ppd {
	struct cobalt_umm umm;
	unsigned long mayday_tramp;
	atomic_t refcnt;
	char *exe_path;
	struct rb_root fds;
};

  • umm该进程内管理的一片内存池，当实时任务内核上下文须要分配内存时，就会从该区域中获取。

    在xenomai中为避免向linux分配内存影响实时性，xenomai采起的方式是，先向linux分配所需的一片内存，而后再由本身管理该内存的分配释放，管理该内存池的分配释放算法是实时可预测的，从而达到不影响实时性的目的。当实时任务内核上下文须要分配内存时，就会从该区域中获取。关于实时内存堆的管理,可查看本博客其余文章.

struct cobalt_umm {
 	struct xnheap heap;/*内存池*
 	atomic_t refcount; /*refcount是该片内存的使用计数*/
 	void (*release)(struct cobalt_umm *umm);/*release释放函数*/
 };

  • refcnt cobalt_ppd引用计数,释放的时候使用.

  • fds 是一棵红黑树,保存着该进程打开的实时驱动设备的文件描述符rtdm_fd,能够类比Linux中进程打开的文件描述符集，rtdm_fd结构上面说到过.

xenomai内核中另外两个个heap须要区分一下：

cobalt_kernel_ppd：Cobalt_process.cobalt_ppd.cobalt_umm内的heap是每一个Cobalt进程私有的，除此以外xenomai内核中还有一个全局的struct cobalt_ppd—cobalt_kernel_ppd，供cobalt内核/内核线程工做过程当中的内存分配。

cobalt_heap:xenomai的系统内存池,XDDP数据缓冲区默认从该区域分配。

cobalt_heap，其大小可编译时配置或经过传递内核参数设置，在xenomai内核初始化时从linux分配内存，而后由xenomai初始化管理。

static int __init xenomai_init(void)
{
.......
ret = sys_init();
......
}

3.4 xddp_socket

接着看struct xddp_socket,是XDDP socket核心，管理着XDDP大部分资源，xddp_socket结构体成员及做用以下：

struct xddp_socket {
	int magic;
	struct sockaddr_ipc name;
	struct sockaddr_ipc peer;

	int minor;
	size_t poolsz;
	xnhandle_t handle;
	char label[XNOBJECT_NAME_LEN];
	struct rtdm_fd *fd;			/* i.e. RTDM socket fd */

	struct xddp_message *buffer;
	int buffer_port;
	struct xnheap *bufpool;
	struct xnheap privpool;/*非系统内存池*/
	size_t fillsz;
	size_t curbufsz;	/* Current streaming buffer size */
	u_long status;
	rtdm_lock_t lock;

	nanosecs_rel_t timeout;	/* connect()/recvmsg() timeout */
	size_t reqbufsz;	/* Requested streaming buffer size */

	int (*monitor)(struct rtdm_fd *fd, int event, long arg);
	struct rtipc_private *priv;
};
  • magic 用来区分该socket类型XDDP_SOCKET_MAGIC
  • name绑定的rtipc套接字地址，peer 表示目标端口。
  • minor RTIPC端口号。
  • privpool XDDP本地内存池,仅供xddp通信使用，其大小为poolsz，用户空间对该socket调用bind()前可经过setsocket()重复更其改大小，bind后没法更改。XDDP收发数据时的数据缓冲区可设置为从该区域分配，默认从xenomai的系统内存池cobalt_heap分配
  • bufpool 数据缓冲区内存池指针，表示从哪一个内存池分配数据缓冲区内存，若是设置了 XDDP本地内存池privpool，则指向privpool ，不然指向xenomai系统内存池cobalt_heap。
  • timeout 实时任务connect()/recvmsg()超时时间
  • reqbufsz 数据流缓冲区大小。
  • fillsz：缓冲区内的未读数据长度；
  • status 记录XDDP socket 是否bind等状态信息
  • label 设置该socket的label，设置label后linux端可经过label来与该socket通信。

这些设置与具体应用息息相关，了解低层原理后，结合具体应用场景来配置xdpp，能更好地发挥XDDP的性能。

4.setsocketopt函数配置XDDP

空间调用setsocketopt()主要就是对这个结构体中的变量进行设置和修改,须要注意的是,在bind操做前设置才有效,等bind的时候,会按该结构内的资源设置状况进行分配,要多大内存的缓冲区 ,使用的端口是什么,通讯过程当中从哪里分配内存,这些都是在bind时肯定的,并且肯定后就不能更改了。

应用空间调用setsocketopt()来设置XDDP socktet,例如设置流缓冲区（XDDP_BUFSZ）大小1024字节。

streamsz = 1024
 ret = setsockopt(s, SOL_XDDP, XDDP_BUFSZ,&streamsz, sizeof(streamsz));

与socket()函数同样，是libcobalt库中的函数：

/*lib\cobalt\rtdm.c*/
	COBALT_IMPL(int, setsockopt, (int fd, int level, int optname, const void *optval,
				      socklen_t optlen))
	{
		struct _rtdm_setsockopt_args args = {
			SOL_XDDP, XDDP_BUFSZ, (void *)&streamsz, 4
		};
		int ret;

		ret = do_ioctl(fd, _RTIOC_SETSOCKOPT, &args);
		if (ret != -EBADF && ret != -ENOSYS)
			return set_errno(ret);

		return __STD(s

与socket调用相似，先进行实时系统调用，若是参数非法,返回错误，才会转而尝试从glibc进行linux系统调用。在do_ioctl里直接进行实时系统调用sc_cobalt_ioctl：

static int do_ioctl(int fd, unsigned int request, void *arg)
{

    pthread_setcanceltype(PTHREAD_CANCEL_ASYNCHRONOUS, &oldtype);
    ret = XENOMAI_SYSCALL3(sc_cobalt_ioctl,	fd, request, arg);
    pthread_setcanceltype(oldtype, NULL);
    return ret;
}

实时系统调用sc_cobalt_ioctl位于内核代码kernel\xenomai\posix\io.c：

COBALT_SYSCALL(ioctl, handover,
	       (int fd, unsigned int request, void __user *arg))
{
	return rtdm_fd_ioctl(fd, request, arg);
}
int rtdm_fd_ioctl(int ufd, unsigned int request, ...)
{
    struct rtdm_fd *fd;
	fd = get_fd_fixup_mode(ufd);  
	....
	va_start(args, request); 
	arg = va_arg(args, void __user *);
	va_end(args);

	set_compat_bit(fd);/*兼容32位应用处理*/
	....
	err = fd->ops->ioctl_rt(fd, request, arg);
	...
	rtdm_fd_put(fd);
  ....
	return err;
}

第一个参数ufd是建立socket时返回的ufd，上一节已经与rtdm_fd联系起来，因此直接经过get_fd_fixup_mode()就能获得struct rtdm_fd，进而获取全部相关信息。

接着调用fd->ops->ioctl_rt，对于XDDP是xddp_ioctl()。xddp_ioctl里首先判断接着调用__xddp_ioctl

static int xddp_ioctl(struct rtdm_fd *fd,
		      unsigned int request, void *arg)
{
	int ret;
	......
		ret = __xddp_ioctl(fd, request, arg);
	}

	return ret;
}
static int __xddp_ioctl(struct rtdm_fd *fd,
			unsigned int request, void *arg)
{
	struct rtipc_private *priv = rtdm_fd_to_private(fd);
	struct sockaddr_ipc saddr, *saddrp = &saddr;
	struct xddp_socket *sk = priv->state;
	int ret = 0;

	switch (request) {
	COMPAT_CASE(_RTIOC_CONNECT): /*connect操做*/
		ret = rtipc_get_sockaddr(fd, &saddrp, arg);
        ret = __xddp_connect_socket(sk, saddrp);
		break;

	COMPAT_CASE(_RTIOC_BIND):/*bind操做*/
		ret = rtipc_get_sockaddr(fd, &saddrp, arg);
		.......
		ret = __xddp_bind_socket(priv, saddrp);
		break;

	COMPAT_CASE(_RTIOC_GETSOCKNAME):/*获取socket name*/
		ret = rtipc_put_sockaddr(fd, arg, &sk->name);
		break;

	COMPAT_CASE(_RTIOC_GETPEERNAME):/*获取socket name*/
		ret = rtipc_put_sockaddr(fd, arg, &sk->peer);
		break;

	COMPAT_CASE(_RTIOC_SETSOCKOPT):/*配置socket*/
		ret = __xddp_setsockopt(sk, fd, arg);
		break;

	COMPAT_CASE(_RTIOC_GETSOCKOPT):/*获取socket配置*/
		ret = __xddp_getsockopt(sk, fd, arg);
		break;

	case _RTIOC_LISTEN: /*不支持*/
		ret = -EOPNOTSUPP;
		break;
	case _RTIOC_SHUTDOWN:
		ret = -ENOTCONN;
		break;
	......
	}
	return ret;
}

__xddp_ioctl主要根据request来进行操做，接着执行__xddp_setsockopt进行具体配置：

static int __xddp_setsockopt(struct xddp_socket *sk,
			     struct rtdm_fd *fd,
			     void *arg)
{
	int (*monitor)(struct rtdm_fd *fd, int event, long arg);
	struct _rtdm_setsockopt_args sopt;
	struct rtipc_port_label plabel;
	struct timeval tv;
	rtdm_lockctx_t s;
	size_t len;
	int ret;

	ret = rtipc_get_sockoptin(fd, &sopt, arg);
......
	if (sopt.level == SOL_SOCKET) {
		switch (sopt.optname) {
		case SO_RCVTIMEO:
			ret = rtipc_get_timeval(fd, &tv, sopt.optval, sopt.optlen);
			........
			sk->timeout = rtipc_timeval_to_ns(&tv);
			break;
        ......
		}
		return ret;
	}

	switch (sopt.optname) {

	case XDDP_BUFSZ:/*配置buf size*/
	........
		break;

	case XDDP_POOLSZ:   /*设置POOLSZ大小 */
	........
		break;

	case XDDP_MONITOR: /*设置 monitor 函数(仅内核应用支持)*/
	......
		break;

	case XDDP_LABEL:/*设置 label*/
	......
		break;

	default:
		ret = -EINVAL;
	}
	return ret;
}

4.1 设置timeout

根据传入的第二、3个参数来决定配置什么，先判断是不是设置connect()/recvmsg() 超时时间，并设置。

4.2 设置流缓冲区大小：

上面说到XDDP提供了流缓冲功能，能够将屡次发送的数据累积后做为整个数据包发送。XDDP_BUFSZ就是用来设置该缓冲区的最大大小的。

case XDDP_BUFSZ:
		ret = rtipc_get_length(fd, &len, sopt.optval, sopt.optlen);
		if (ret)
			return ret;
		if (len > 0) {
			len += sizeof(struct xddp_message);
			if (sk->bufpool &&
			    len > xnheap_get_size(sk->bufpool)) {/*大于可分配内存,返回错误*/
				return -EINVAL;
			}
		}
		rtdm_lock_get_irqsave(&sk->lock, s);
		sk->reqbufsz = len;
		if (len != sk->curbufsz &&
		    !test_bit(_XDDP_SYNCWAIT, &sk->status) &&
		    test_bit(_XDDP_BOUND, &sk->status))
			ret = __xddp_resize_streambuf(sk); //屡次分配，释放原来的而后从xnheap 从新分配
		rtdm_lock_put_irqrestore(&sk->lock, s);
		break;

首先从用户空间获得要设置的缓冲区大小保存到变量len，整个缓冲区为struct xddp_message，因为数据累积期间须要一个message head来管理记录缓冲区内数据的size、offset等信息，这个结构为struct xnpipe_mh位于struct xddp_message头部，接着才是缓冲区的数据区，结构以下。

struct xnpipe_mh {
	size_t size;
	size_t rdoff;
	struct list_head link;
};
struct xddp_message {
	struct xnpipe_mh mh;
	char data[];
};

xddp_message

因为默认从cobalt_heap中分配缓冲区内存，应用须要的缓冲区大小可能大于cobalt_heap的大小，因此建议先设置XDDP本地内存池，而后再配置缓冲区大小。

4.3 设置 XDDP使用的内存池

上面介绍过成员变量，sk->bufpool 数据缓冲区内存池指针，表示从哪一个内存池分配数据缓冲区内存，若是设置了 XDDP本地内存池privpool，则指向privpool ，不然指向xenomai系统内存池cobalt_heap。下面看设置 XDDP本地内存池privpool：

case XDDP_POOLSZ:  
		ret = rtipc_get_length(fd, &len, sopt.optval, sopt.optlen);
	......
		cobalt_atomic_enter(s);
		if (test_bit(_XDDP_BOUND, &sk->status) ||
		    test_bit(_XDDP_BINDING, &sk->status))
			ret = -EALREADY;
		else
			sk->poolsz = len;  
		cobalt_atomic_leave(s);
		break;

一样处理传入的参数，将要设置的内存池大小保存到len，判断该socket是否已经bind，由于privpool管理的内存是在bind操做时才真正分配的，如今只是先记录须要分配的大小。若是已经bind是不能再修改带大小的。

4.4 设置XDDP label

除了使用固定端口外，还可经过设置xddp的socket label，linux可经过label来和该 XDDP socket通信，设置label后bind时其RTIPC端口是系统自动分配的：

case XDDP_LABEL:
		if (sopt.optlen < sizeof(plabel))
			return -EINVAL;
		if (rtipc_get_arg(fd, &plabel, sopt.optval, sizeof(plabel)))
			return -EFAULT;
		cobalt_atomic_enter(s);
		if (test_bit(_XDDP_BOUND, &sk->status) ||
		    test_bit(_XDDP_BINDING, &sk->status))
			ret = -EALREADY;
		else {
			strcpy(sk->label, plabel.label);
			sk->label[XNOBJECT_NAME_LEN-1] = 0;
		}
		cobalt_atomic_leave(s);
		break;

先进行参数检查，而后将label拷贝到sk->label[]中。

到此针对 xddp 的setsocketopt操做解析完毕，大部分操做为配置xddp_socket这个结构体；

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