소켓 생성: 정수 핸들보다 먼저 필요한 프로토콜 객체

이 코드는 어떤 문제를 푸나요?

socket 시스템 호출은 단순히 숫자 하나를 발급하는 작업이 아닙니다. 주소 체계와 소켓 종류를 검사하고, 사용할 프로토콜 구현을 찾은 뒤 그 구현의 상태를 만들어야 합니다. __sock_create 전체는 공통 socket 객체와 프로토콜 객체를 연결하며 모듈과 보안 검사의 실패도 정리합니다. 파일 디스크립터 배정은 이 함수 바깥의 후속 단계입니다.

읽을 범위: v6.18.37 · net/socket.c · __sock_create 1535–1648행입니다. 아래에 이 범위의 원문과 각 줄의 설명을 실었습니다. 주제 전체의 흐름과 다른 경로는 기존 분석에서 함께 읽으실 수 있습니다.

먼저 알아둘 개념

socket과 sock

struct socket은 파일 연산과 프로토콜 연산을 연결하는 공통 객체이고 sock->sk가 가리키는 struct sock은 프로토콜 측 상태입니다. 변수 이름 sock만 보고 구조체 종류를 혼동하지 않아야 합니다.

family·type·protocol

family는 주소 체계, type은 스트림·데이터그램 등의 사용 방식, protocol은 그 안에서 선택할 프로토콜입니다. protocol 0은 주소 체계 구현에 적절한 기본값 선택을 맡길 수 있습니다.

RCU와 모듈 참조

프로토콜 표를 안전하게 읽는 보호와 그 구현 코드가 사용 중에 제거되지 않게 하는 보호는 다릅니다. 표 조회에는 RCU를, 콜백 실행 수명에는 모듈 참조를 사용합니다.

LSM 보안 훅

생성 전후에 보안 정책이 해당 소켓을 허용하는지 검사하는 호출입니다. 입력 숫자의 범위 검사와 다른 단계입니다.

처음 읽을 때

IPv4 스트림 소켓을 만드는 예시를 생각하되 소켓 생성만으로 TCP 연결까지 끝났다고 보지 마십시오. 생성, bind, connect, 데이터 송수신은 별도 단계입니다.

더 깊이 살펴볼 때

pf->owner와 sock->ops->owner 참조의 역할을 나누어 추적하십시오. 생성 콜백을 실행하는 동안 필요한 참조와 소켓이 살아 있는 동안 필요한 참조가 바뀌며 오류 라벨은 어느 자원을 이미 확보했는지에 따라 달라집니다.

그림으로 보는 변화

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1단계 고정

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1. 요청 형식을 검사합니다

family·type 범위와 보안 정책을 확인하고 공통 socket 객체를 만듭니다.

화살표는 생성 단계의 순서이며 네트워크 패킷 발행이 아닙니다.

2. 프로토콜 구현을 연결합니다

family 표에서 구현을 찾고 모듈 참조를 확보한 뒤 create 콜백을 실행합니다.

화살표는 공통 객체에서 프로토콜 구현으로 이어지는 함수 호출과 참조 관계입니다.

3. 결과를 넘기거나 정리합니다

성공하면 socket을 결과 포인터에 넣고 실패하면 해당 단계까지 확보한 객체와 참조를 해제합니다.

되돌아가는 화살표는 실패 시 정리이며 상대 서버에 연결을 끊는 메시지가 아닙니다.

__sock_create를 한 줄씩 읽기

줄 번호는 v6.18.37 원문 기준입니다. 주석·빈 줄을 포함한 함수 전체를 먼저 보고, 그 아래에서 각 줄을 설명합니다.

int __sock_create(struct net *net, int family, int type, int protocol,
			 struct socket **res, int kern)
{
	int err;
	struct socket *sock;
	const struct net_proto_family *pf;

	/*
	 *      Check protocol is in range
	 */
	if (family < 0 || family >= NPROTO)
		return -EAFNOSUPPORT;
	if (type < 0 || type >= SOCK_MAX)
		return -EINVAL;

	/* Compatibility.

	   This uglymoron is moved from INET layer to here to avoid
	   deadlock in module load.
	 */
	if (family == PF_INET && type == SOCK_PACKET) {
		pr_info_once("%s uses obsolete (PF_INET,SOCK_PACKET)\n",
			     current->comm);
		family = PF_PACKET;
	}

	err = security_socket_create(family, type, protocol, kern);
	if (err)
		return err;

	/*
	 *	Allocate the socket and allow the family to set things up. if
	 *	the protocol is 0, the family is instructed to select an appropriate
	 *	default.
	 */
	sock = sock_alloc();
	if (!sock) {
		net_warn_ratelimited("socket: no more sockets\n");
		return -ENFILE;	/* Not exactly a match, but its the
				   closest posix thing */
	}

	sock->type = type;

#ifdef CONFIG_MODULES
	/* Attempt to load a protocol module if the find failed.
	 *
	 * 12/09/1996 Marcin: But! this makes REALLY only sense, if the user
	 * requested real, full-featured networking support upon configuration.
	 * Otherwise module support will break!
	 */
	if (rcu_access_pointer(net_families[family]) == NULL)
		request_module("net-pf-%d", family);
#endif

	rcu_read_lock();
	pf = rcu_dereference(net_families[family]);
	err = -EAFNOSUPPORT;
	if (!pf)
		goto out_release;

	/*
	 * We will call the ->create function, that possibly is in a loadable
	 * module, so we have to bump that loadable module refcnt first.
	 */
	if (!try_module_get(pf->owner))
		goto out_release;

	/* Now protected by module ref count */
	rcu_read_unlock();

	err = pf->create(net, sock, protocol, kern);
	if (err < 0) {
		/* ->create should release the allocated sock->sk object on error
		 * and make sure sock->sk is set to NULL to avoid use-after-free
		 */
		DEBUG_NET_WARN_ONCE(sock->sk,
				    "%ps must clear sock->sk on failure, family: %d, type: %d, protocol: %d\n",
				    pf->create, family, type, protocol);
		goto out_module_put;
	}

	/*
	 * Now to bump the refcnt of the [loadable] module that owns this
	 * socket at sock_release time we decrement its refcnt.
	 */
	if (!try_module_get(sock->ops->owner))
		goto out_module_busy;

	/*
	 * Now that we're done with the ->create function, the [loadable]
	 * module can have its refcnt decremented
	 */
	module_put(pf->owner);
	err = security_socket_post_create(sock, family, type, protocol, kern);
	if (err)
		goto out_sock_release;
	*res = sock;

	return 0;

out_module_busy:
	err = -EAFNOSUPPORT;
out_module_put:
	sock->ops = NULL;
	module_put(pf->owner);
out_sock_release:
	sock_release(sock);
	return err;

out_release:
	rcu_read_unlock();
	goto out_sock_release;
}

int __sock_create(struct net *net, int family, int type, int protocol,

			 struct socket **res, int kern)

	int err;

	struct socket *sock;

	const struct net_proto_family *pf;

	if (family < 0 || family >= NPROTO)

		return -EAFNOSUPPORT;

	if (type < 0 || type >= SOCK_MAX)

		return -EINVAL;

	if (family == PF_INET && type == SOCK_PACKET) {

		pr_info_once("%s uses obsolete (PF_INET,SOCK_PACKET)\n",

			     current->comm);

		family = PF_PACKET;

	err = security_socket_create(family, type, protocol, kern);

	if (err)

		return err;

	sock = sock_alloc();

	if (!sock) {

		net_warn_ratelimited("socket: no more sockets\n");

		return -ENFILE;	/* Not exactly a match, but its the

	sock->type = type;

#ifdef CONFIG_MODULES

	if (rcu_access_pointer(net_families[family]) == NULL)

		request_module("net-pf-%d", family);

#endif

	rcu_read_lock();

	pf = rcu_dereference(net_families[family]);

	err = -EAFNOSUPPORT;

	if (!pf)

		goto out_release;

	if (!try_module_get(pf->owner))

		goto out_release;

	rcu_read_unlock();

	err = pf->create(net, sock, protocol, kern);

	if (err < 0) {

		DEBUG_NET_WARN_ONCE(sock->sk,

				    "%ps must clear sock->sk on failure, family: %d, type: %d, protocol: %d\n",

				    pf->create, family, type, protocol);

		goto out_module_put;

	if (!try_module_get(sock->ops->owner))

		goto out_module_busy;

	module_put(pf->owner);

	err = security_socket_post_create(sock, family, type, protocol, kern);

	if (err)

		goto out_sock_release;

	*res = sock;

	return 0;

out_module_busy:

	err = -EAFNOSUPPORT;

out_module_put:

	sock->ops = NULL;

	module_put(pf->owner);

out_sock_release:

	sock_release(sock);

	return err;

out_release:

	rcu_read_unlock();

	goto out_sock_release;

함께 생각해 볼 질문

출처와 읽은 범위

Linux stable v6.18.37 · net/socket.c

해당 버전 원본 파일 · 기존 코드 분석 · 설명 원고