Linux内核分析 - 网络[十二]：UDP模块 - socket

如果snum==0，即没有绑定本地端口，此时执行if部分代码段，这种情况一般发 生在客户端使用socket，此时内核会为它选择一个未使用的端口，下面来看下内核选择临时端口的策略。

在说明下列参数含义前要先弄清楚udptable中hash公式：(num + net_hash_mix(net)) & mask，net_hash_mix(net) 返回一般为0，hash公式可简写为num&mask。即本地端口对udptable大小取模。因此表项是循环、均匀地分布在hash表中的 。假设udptable大小为8，现插入16个表项，结果会如下图：

声明bitmap数组，大小为udp_table每个键值最多存储的表项，即最大端口号/哈希表大小。端口号的值规定范围是1- 65536，而哈希表一般大小是256，因此实际分配bitmap[8]。low和high代表可用本地端口的下限和上限；remaining代表位于low 和high间的端口号数目。用随机值rand生成first，注意它是unsigned short类型，16位，表示起始查找位置；last表示终止查 找位置，first和last相差表大小保证了所有键值都会被查询一次。随机值rand最后处理成哈希表大小的奇数倍，之所以要是奇 数倍，是为了保证哈希到同一个键值的所有端口号都能被遍历，可以试着1开始，每次+2和每次+3，直到回到1，所遍历的数有哪 些不同，就会明白rand处理的意义。

DECLARE_BITMAP(bitmap, 

PORTS_PER_CHAIN);     
inet_get_local_port_range(&low, &high);     
remaining = (high - low) + 1;     
rand = net_random();     
first = (((u64)rand * remaining) >> 32) + low;     
rand = (rand | 1) * (udptable->mask + 1);     
last = first + udptable->mask + 1;

使用first值作为端口号，从udptable的hash表中找到hslot项，重置bitmap 数组全0，调用函数udp_lib_lport_inuse()遍历hslot项的所有表项，将所有已经使用的sport对应于bitmap的位置置1。

do {     
 hslot = udp_hashslot(udptable, net, first);     
 bitmap_zero(bitmap, PORTS_PER_CHAIN);     
 spin_lock_bh(&hslot->lock);     
 udp_lib_lport_inuse(net, snum, hslot, bitmap, sk,     
  addr_comp, udptable->log);

此时bitmap中包含了所有哈希到hslot的端口的使用情况，下面要做的就是从first 位置开始，每次递增rand(保证哈希值不变)，查找符合条件的端口：端口在low~high的可用范围内；端口还没有被占用。do{} while循环的判断条件snum!=first和snum+=rand一起保证了所有哈希到hslot的端口号都会被遍历到。如果找到了可用端口号， 即跳出，执行插入sk的操作，否则++first，查找下一个键值，直到fisrt==last，表明所有键值都已轮循一遍，仍没有结果，则 退出，sk插入失败。

snum = first;
 do {
  if (low <= snum && snum <= high &&
   !test_bit(snum >> udptable->log, bitmap))
   goto found;
  snum += rand;
 } while (snum != first);
 spin_unlock_bh(&hslot->lock);
} while (++first != last);
goto fail;

流程图：

当没有在当前内核udp_table中找到匹配项时，执行插入新sk的操作。首先给sk 参数赋值：inet_num, udp_port_hash, udp_portaddr_hash。然后将sk加入到hash表和hash2表中，并增加相应计数。

found:     
 inet_sk(sk)->inet_num = snum;     
 udp_sk(sk)->udp_port_hash = snum;     
 udp_sk(sk)->udp_portaddr_hash ^= snum;     
 if (sk_unhashed(sk)) {     
  sk_nulls_add_node_rcu(sk, &hslot->head);     
  hslot->count++;     
  sock_prot_inuse_add(sock_net(sk), sk->sk_prot, 1);     

  hslot2 = udp_hashslot2(udptable, udp_sk(sk)->udp_portaddr_hash);     
  spin_lock(&hslot2->lock);     
  hlist_nulls_add_head_rcu(&udp_sk(sk)->udp_portaddr_node,     
      &hslot2->head);     
  hslot2->count++;     
  spin_unlock(&hslot2->lock);     
 }

sock如何被内核访问

创建的udp socket成功后，当使用该socket与外部通信时，协议 栈会收到发往该socket的udp报文。

udp_rcv() -> __udp4_lib_rcv() -> __udp4_lib_lookup()

（编辑：应用网_镇江站长网）

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