为 Linux 套接字调用 read 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 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。

我猜这可能最终会调用对内核的系统调用。但是有人可以提供一些细节吗？说glibc或内核源中的源代码实现？

Answer 1

从高层次的角度来看，这就是发生的事情：

• 调用 glibc 提供的一个包装函数
• 包装函数将堆栈上传递的参数放入寄存器，并在专用寄存器中设置系统调用号（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，并在跳转表中查找内核函数
• 相应的内核函数检查参数是否有效（例如buf，buf+try_read_size指向可访问内存页的范围fd实际上是一个文件描述符）。如果出现问题，则会生成负错误代码（例如 -EFAULT），cpu 切换回用户模式，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，但可以从块设备或proc条目或更奇特的东西中读取）
• 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，数量被写入返回代码寄存器（x86 上的 EAX），CPU 切换回用户模式，调用返回到包装器。
  • 如果输入缓冲区为空
    • 如果连接已关闭，则将零写入返回码寄存器，cpu 切换回用户模式并且调用返回到包装器
    • 如果连接没有被关闭
      • -EAGAIN如果套接字是非阻塞的，则将负错误代码 ( ) 写入返回代码寄存器，cpu 切换回用户模式并且调用返回到包装器。
      • 如果套接字不是非阻塞的，则进程被挂起
• 包装函数检查返回值是否为负（错误）。
  • 如果为正数或零，则返回该值。
  • 如果为负，则将 errno 设置为否定值（报告正错误）并返回 -1