#TCP你学得会# 之 accpet的谜题

    假设咱们如今有这样一个场景，在一个多线程程序中，主线程建立监听套接字并阻塞在accept函数上等待新链接到来，另一个线程则分别在以下两个时间点open两个外部文件：

    1） socket建立成功后，调用accept以前；

    2） 调用accept以后（但没有任何外部链接）；

    按照预期两次open函数返回的fd应该是多少呢？

    0，1，2是默认保留的，建立的socket fd为3， accept又没有新的链接能够接收，那么咱们两次open操做的返回值固然应该是4和5咯。

    这是事实吗?

    实际的结果是这样滴：

$ ls -l /proc/3216/fd
total 0
lrwx------ 1 yyy yyy 64 Mar  3 10:05 0 -> /dev/pts/3
lrwx------ 1 yyy yyy 64 Mar  3 10:05 1 -> /dev/pts/3
lrwx------ 1 yyy yyy 64 Mar  3 10:05 2 -> /dev/pts/3
lrwx------ 1 yyy yyy 64 Mar  3 10:05 3 -> socket:[17906]
lr-x------ 1 yyy yyy 64 Mar  3 10:05 4 -> /home/yyy/project/tcpudp/tcp/tcp_client.c
lr-x------ 1 yyy yyy 64 Mar  3 10:05 6 -> /home/yyy/project/tcpudp/tcp/tcp_server.c

    也就是说，accept以后的open操做返回的不是5，而是6。

    有没有很诧异，描述符5去哪里了?

    要解答这个问题仍是得去到内核代码中的syscall accept中一探究竟。幸运的是，一打开这个函数就能看到线索了。

SYSCALL_DEFINE4(accept4, int, fd, struct sockaddr __user *, upeer_sockaddr,
        int __user *, upeer_addrlen, int, flags)
{
    ...
    sock = sockfd_lookup_light(fd, &err, &fput_needed);
    if (!sock)
        goto out;

    err = -ENFILE;
    newsock = sock_alloc();
    if (!newsock)
        goto out_put;

    newsock->type = sock->type;
    newsock->ops = sock->ops;

    /*
     * We don't need try_module_get here, as the listening socket (sock)
     * has the protocol module (sock->ops->owner) held.
     */
    __module_get(newsock->ops->owner);

    newfd = get_unused_fd_flags(flags);
    if (unlikely(newfd < 0)) {
        err = newfd;
        sock_release(newsock);
        goto out_put;
    }
    newfile = sock_alloc_file(newsock, flags, sock->sk->sk_prot_creator->name);
    if (unlikely(IS_ERR(newfile))) {
        err = PTR_ERR(newfile);
        put_unused_fd(newfd);
        sock_release(newsock);
        goto out_put;
    }
    ...
    ...
    err = sock->ops->accept(sock, newsock, sock->file->f_flags);
    if (err < 0)
        goto out_fd;
    ...
    ...
 out_put:
    fput_light(sock->file, fput_needed);
out:
    return err;
out_fd:
    fput(newfile);
    put_unused_fd(newfd);
    goto out_put; 
}

    从源码中能够看到，一进入accept函数就会分配新的socket结构和文件描述符了，也就是说，在实际的链接到来以前相关的资源已经被预留出来了，所以上述实验结果中第二个open返回了6而不是5，由于5已经做为预留分配出去了。

    那么当咱们在非阻塞的socket上使用accept函数也会是这个结果吗？

    先从源码入手分析，accept系统调用中会进一步调用sock->ops->accept，与sock->ops->accept对应的函数是inet_stream_ops.accept = inet_accept：

int inet_accept(struct socket *sock, struct socket *newsock, int flags)
{
    struct sock *sk1 = sock->sk;
    int err = -EINVAL;
    struct sock *sk2 = sk1->sk_prot->accept(sk1, flags, &err);

    if (!sk2)
        goto do_err;
    ...
do_err:
	return err;
}

    与sk1->sk_prot->accept对应的是tcp_prot.accept = inet_csk_accept：

/*
 * This will accept the next outstanding connection.
 */
struct sock *inet_csk_accept(struct sock *sk, int flags, int *err)
{
    ...
    /* We need to make sure that this socket is listening,
    * and that it has something pending.
    */
    error = -EINVAL;
    if (sk->sk_state != TCP_LISTEN)
	goto out_err;

    /* Find already established connection */
    if (reqsk_queue_empty(&icsk->icsk_accept_queue)) {
	long timeo = sock_rcvtimeo(sk, flags & O_NONBLOCK);

    /* If this is a non blocking socket don't sleep */
    error = -EAGAIN;
    if (!timeo)
        goto out_err;

    error = inet_csk_wait_for_connect(sk, timeo);
    if (error)
        goto out_err;
    }

    newsk = reqsk_queue_get_child(&icsk->icsk_accept_queue, sk);
    WARN_ON(newsk->sk_state == TCP_SYN_RECV);
out:
    release_sock(sk);
    return newsk;
out_err:
    newsk = NULL;
    *err = error;
    goto out;
}
EXPORT_SYMBOL(inet_csk_accept);

static inline long sock_rcvtimeo(const struct sock *sk, bool noblock)
{
    return noblock ? 0 : sk->sk_rcvtimeo;
}

    看起来在非阻塞的socket上调用accept且当前没有新的链接可返回时，会在系统调用返回前将申请到的资源释放掉，这时先后两次open的返回值应该就是4和5了。

$ ls -l /proc/5764/fd
total 0
lrwx------ 1 yyy yyy 64 Mar  3 10:55 0 -> /dev/pts/3
lrwx------ 1 yyy yyy 64 Mar  3 10:55 1 -> /dev/pts/3
lrwx------ 1 yyy yyy 64 Mar  3 10:55 2 -> /dev/pts/3
lrwx------ 1 yyy yyy 64 Mar  3 10:55 3 -> socket:[20249]
lr-x------ 1 yyy yyy 64 Mar  3 10:55 4 -> /home/yyy/project/tcpudp/tcp/tcp_client.c
lr-x------ 1 yyy yyy 64 Mar  3 10:55 5 -> /home/yyy/project/tcpudp/tcp/tcp_server.c

    但愿下次遇到这个问题时你能很快的想起其中的来龙去脉，而再也不困惑哦。