lwip socket探秘之bind

一个基本的socket建立顺序是

Server端：

• socket()
• bind()
• listen()
• accept()
• recv()

Client端：

• socket()
• connect()
• send()

本文着重介绍Server端的bind()过程。

用户调用bind()时，实际调用的是lwip_bind()，我们从这个函数看起：

 1 int
 2 lwip_bind(int s, const struct sockaddr *name, socklen_t namelen)
 3 {
 4 ..................
 5   sock = get_socket(s); // 根据socket()函数返回的socket号取得socket在lwip中的完整结构体
 6   if (!sock)
 7     return -1;
 8 .................
 9   local_addr.addr = ((const struct sockaddr_in *)name)->sin_addr.s_addr;
10   local_port = ((const struct sockaddr_in *)name)->sin_port;
11 .................
12   err = netconn_bind(sock->conn, &local_addr, ntohs(local_port));  // 主要工作在这个函数里
13 .................
14   return 0;
15 }

lwip_bind()需要由用户传入待绑定的ip地址和端口号。

接下来看函数netconn_bind()

 1 err_t
 2 netconn_bind(struct netconn *conn, struct ip_addr *addr, u16_t port)
 3 {
 4   struct api_msg msg;
 5
 6   LWIP_ERROR("netconn_bind: invalid conn", (conn != NULL), return ERR_ARG;);
 7
 8   msg.function = do_bind; // api_msg 的用法在socket创建那一篇文章中已经介绍过，我们已经这道实际上之后会调用到do_bind函数
 9   msg.msg.conn = conn;
10   msg.msg.msg.bc.ipaddr = addr;
11   msg.msg.msg.bc.port = port;
12   TCPIP_APIMSG(&msg);
13   return conn->err;
14 }

do_bind中根据用户传入的type分别调用raw_bind()、tcp_bind()或raw_bind()。

以tcp_bind()为例：

 1 err_t
 2 tcp_bind(struct tcp_pcb *pcb, struct ip_addr *ipaddr, u16_t port)
 3 {
 4 .............
 5   if (!ip_addr_isany(ipaddr)) {  // 如果用户传入的ip地址不是0，就把用户传入的ip地址记到pcb里
 6     pcb->local_ip = *ipaddr;
 7   }
 8   pcb->local_port = port; // 把用户传入的端口号记到pcb里
 9 ..............
10 }

至此，bind()函数把用户传入的ip地址和port号记到了pcb里。这也是bind()的含义。

但是这里我们看到，如果用户传入的ip地址不是0，才把ip地址记到pcb里，那么不放过任何一点疑问的我们就要问了，如果用户传入的是0呢，那么pcb->local_ip是多少呢？

答案是，如果用户传个0的ip地址进来，这里就先不设置pcb->local_ip了。当TCP层发包时，会调用到tcp_output_segment()函数，而这个函数里有：

 1 static void
 2 tcp_output_segment(struct tcp_seg *seg, struct tcp_pcb *pcb)
 3 {
 4 ..........
 5   /* If we don‘t have a local IP address, we get one by
 6      calling ip_route(). */
 7   if (ip_addr_isany(&(pcb->local_ip))) {
 8     netif = ip_route(&(pcb->remote_ip));
 9     if (netif == NULL) {
10       return;
11     }
12     ip_addr_set(&(pcb->local_ip), &(netif->ip_addr)); // 设置pcb的ip地址
13   }
14 ..........
15 }

注意上面红色的注释。这段代码说明，当TCP层发包时，如果发现pcb->local_ip是0，就会从ip层获得一个本机地址，把这个本机地址填入pcb->local_ip。

因此我们又可以知道，如果用户在调用bind()时，想直接使用本机地址作为绑定的ip地址，可以直接在这个参数传一个0。这样在bind()时不设置pcb里的ip地址，而在TCP层发包时才通过调用ip层函数来设置pcb的ip地址。