linux - 为 Linux 套接字调用读取后会发生什么

Question

调用 read 后实际发生了什么:

n = read(fd, buf, try_read_size);

这里的 fd 是一个 TCP 套接字描述符。 buf 是缓冲区。 try_read_size 是程序尝试读取的字节数。

我想这最终可能会调用对内核的系统调用。但是谁能提供一些细节？说glibc或内核源代码中的源代码实现？

Answer 1

从高层次的角度来看，这就是发生的事情:

• 调用glibc提供的包装函数
• 包装函数将堆栈上传递的参数放入寄存器中，并在专用于此目的的寄存器中设置系统调用编号(例如 x86 上的 EAX)
• 包装函数执行陷阱或等效指令(例如 SYSENTER)
• CPU切换到ring0，调用trap handler
• 陷阱处理程序检查系统调用号的有效性，并在内核函数的跳转表中查找它
• 相应的内核函数检查参数是否有效(例如 buf 到 buf+try_read_size 指的是可访问的内存页，fd 是实际上是一个文件描述符)。如果出现问题，将生成负错误代码(例如 -EFAULT)，CPU 将切换回用户模式并且调用返回到包装器。
• 根据文件描述符的类型调用另一个函数(在您的情况下是套接字，但可以从 block 设备或 proc 条目或更奇特的东西读取)
• 检查套接字的输入缓冲区:
  • 如果缓冲区中有一些数据，min(available, try_read_size)被复制到buf，数量被写入返回码寄存器(x86上为EAX) )，cpu 切换回用户模式，调用返回包装器。
  • 如果输入缓冲区为空
    • 如果连接已经关闭，则将零写入返回码寄存器，cpu 切换回用户模式，调用返回包装器
    • 如果连接没有被关闭
      • 如果套接字是非阻塞的，则将负错误代码 (-EAGAIN) 写入返回代码寄存器，cpu 切换回用户模式并且调用返回包装器。
      • 如果套接字不是非阻塞的，则进程挂起
• 包装函数检查返回值是否为负(错误)。
  • 如果为正或零，则返回值。
  • 如果为负，则将 errno 设置为负值(报告正错误)并返回 -1