引言
   在Unix的世界里，萬物皆文件，通過虛擬文件系統VFS，程序可以用標準的Unix系統調用對不同的文件系統，甚至不同介質上的文件系統進行讀寫操作。對于網絡套接字socket也是如此，除了專屬的Berkeley Sockets API，還支持一些標準的文件IO系統調用如read(v)、write(v)和close等。那么為什么socket也支持文件IO系統調用呢？在Linux上，這是通過套接口偽文件系統sockfs來實現的，因為sockfs實現了VFS中的4種主要對象：超級塊super block、索引節點inode、目錄項對象dentry和文件對象file，當執行文件IO系統調用時，VFS就將請求轉發給sockfs，而sockfs就調用特定的協議實現，層次結構如下圖：

   本文以linux 2.6.34實現為基礎，本篇闡述初始化和Socket創建兩部分的實現，下篇闡述Socket操作和銷毀兩部分的實現。

初始化

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   在內核引導時初始化網絡子系統，進而調用sock_init，該函數主要步驟如下：創建inode緩存，注冊和裝載sockfs，定義在net/socket.c中。

1static int __init sock_init(void)
2{
3    
4    init_inodecache();
5    register_filesystem(&sock_fs_type);
6    sock_mnt = kern_mount(&sock_fs_type);
7    
8}

   
   創建inode緩存
   init_inodecache為socket_alloc對象創建SLAB緩存，名稱為sock_inode_cachep，socket_alloc定義在include/net/sock.h中。

1struct socket_alloc {
2    struct socket socket;
3    struct inode vfs_inode;
4};

   sock_fs_type包含了文件系統sockfs的名稱、創建和銷毀super block的函數，其中sockfs_get_sb實現在net/socket.c中。    它在kern_mount內被執行，通過調用get_sb_pseudo創建了一個super block(包含一個對應dentry及一個關聯inode)：操作對象為sockfs_ops，根目錄名稱為socket:，對應的根索引節點編號為1。
   sockfs_ops定義在net/socket.c中。    sock_alloc_inode用于分配inode對象，將在socket創建過程中被調用；sock_destroy_inode用于釋放inode對象，將在socket銷毀過程中被調用；simple_statfs用于獲取sockfs文件系統的狀態信息。
   
   裝載sockfs
   由kern_mount函數實現裝載一個偽文件系統（當然，它沒有裝載點），返回一個static vfsmount對象sock_mnt。

   經過以上步驟后，所創建的VFS對象關系如下圖：
    對于根目錄項，不用進行路徑轉換，因此dentry的d_op為空（未畫出）；對于偽文件系統，操作索引對象沒有意義，所以inode的i_op為空（未畫出）。

Socket創建

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   系統調用socket、accept和socketpair是用戶空間創建socket的幾種方法，其核心調用鏈如下圖：
   從上圖可知共同的核心就3個過程：先構造inode，再構造對應的file，最后安裝file到當前進程中（即關聯映射到一個未用的文件描述符）,下面就這3個過程進行詳細說明。

   構造inode
   由sock_alloc函數實現，定義在net/socket.c中。    先調用new_inode創建inode對象，再設置它的類型為S_IFSOCK，由此可知inode對應的文件類型為套接字。new_inode是文件系統的一個接口函數，用于創建一個inode對象，定義在fs/inode.c中，它調用了sockfs超級塊的操作對象即sockfs_ops的sock_alloc_inode方法，由于sock_alloc_inode實際創建的是socket_alloc復合對象，因此要使用SOCKET_I宏從inode中取出關聯的socket對象用于返回。

   構造file
   有了inode對象后，接下來就要構造對應的file對象了，由sock_alloc_file實現，定義在net/socket.c中。    sock為上一過程返回的套接字對象，該函數主要做了以下幾件事：
   1）得到空閑的文件描述符fd，實際上就是fd數組的索引，準備作為返回值。
   2）先初始化路徑path：其目錄項的父目錄項為超級塊對應的根目錄，名稱為空，操作對象為sockfs_dentry_operations，對應的索引節點對象為sock套接字關聯的索引節點對象，即SOCK_INODE(sock)；裝載點為sock_mnt。  
   sockfs_dentry_operations定義在net/socket.c中。
   sockfs_dname會被d_path調用，用于計算socket對象的目錄項名稱。
   3）設置索引節點的文件操作對象為socket_file_ops，定義在net/socket.c中。
   4）調用alloc_file，以path和socket_file_ops為輸入參數，這樣返回得到的file便與sock的inode關聯上了，并且操作對象為socket_file_ops，最后設置到輸出參數f中。
   5）建立file與socket的一一映射關系。
   
   安裝file
   由fd_install實現，定義在fs/open.c中。
   fd和file分別為上一過程返回的空閑文件描述符和文件對象，使RCU技術來設置file到當前進程的fd數組中。
 
   經過以上過程后，所創建的VFS對象關系圖如下
   fd為file*數組的索引而不是成員字段；vfsmount與初始化之VFS對象關系圖中的vfsmount是同一個對象，即sock_mnt；對于偽文件系統，操作索引對象沒有意義，所以inode的i_op為空（未畫出）。