1、linux目前支持多種協議族，每個協議族用一個net_porto_family結構實例來表示，在初始化時，會調用sock_register()函數初始化注冊到net_families[NPROTO]中去；
同時出現了一個地址族的概念，目前協議族和地址族是一 一 對應關系。歷史上曾經有一個協議族支持多個地址族，實際上從未實現過。在socket.h文件中PF_XX和AF_XX 值一樣
2、由於不同協議族的結構差別很大，為了封裝統一，以便在初始化時，可以統一接口，於是就有了net_proto_family。其用sock_register統一注冊，初始化鈎子，具體初始化，其實現見鈎子實現，類似於VFS 的實現方式。一種很好的設計思想。
/*ops->create在應用程序創建套接字的時候，引起系統調用，從而在函數__sock_create中執行ops->create netlink為netlink_family_ops 應用層創建套接字的時候，內核系統調用sock_create，然后執行該函數 pf_inet的net_families[]為inet_family_ops，對應的套接口層ops參考inetsw_array中的inet_stream_ops inet_dgram_ops inet_sockraw_ops， 傳輸層操作集分別為tcp_prot udp_prot raw_prot netlink的net_families[]netlink_family_ops，對應的套接口層ops為netlink_ops family協議族通過sock_register注冊 傳輸層接口tcp_prot udp_prot netlink_prot等通過proto_register注冊 IP層接口通過inet_add_protocol(&icmp_protocol等注冊 ，這些組成過程參考inet_init函數*/
struct net_proto_family {//操作集參考inetsw_array
int family;
int (*create)(struct net *net, struct socket *sock,
int protocol, int kern);協議族的套接字創建函數指針，每個協議族實現都不同
struct module *owner;
};
Internet 協議族的net_proto_family結構實例為inet_family_ops，創建套接字socket時，其調用接口為inet_create().
2、inet_protosw 結構
/* This is used to register socket interfaces for IP protocols. */
struct inet_protosw {
struct list_head list;/* 初始化時將相同的type的inet_protosw散列在同一個鏈表*/
/* These two fields form the lookup key. */
unsigned short type; /* This is the 2nd argument to socket(2). 表示套接口字的類型，對於Internet 協議族有三種類型 SOCK_STREAM SOCK_DGRAM SOCK_RAW 對於與應用層socket函數的第二個參數type*/
unsigned short protocol; /* This is the L4 protocol number. */
struct proto *prot; /*套接口網絡層口，tcp為tcp_port udp為udp_port 原始套接字為raw_port*/
const struct proto_ops *ops;/* 套接口傳輸層接口，tcp為inet_stream_ops,udp 為inet_dgram_ops,原始套接字為inet_sockraw_ops*/
unsigned char flags; /* See INET_PROTOSW_* below. */
};
#define INET_PROTOSW_REUSE 0x01 /* Are ports automatically reusable? 端口重用*/ #define INET_PROTOSW_PERMANENT 0x02 /* Permanent protocols are unremovable. 協議不能被替換卸載*/ #define INET_PROTOSW_ICSK 0x04 /* Is this an inet_connection_sock? 是不是為連接類型的接口*/
tcp 不能被替換卸載切為連接型套接字，udp 不能被替換和卸載，rawsocket端口可以重用。
/* Upon startup we insert all the elements in inetsw_array[] into
* the linked list inetsw.
在初始化的時候我們會將上面數組中的的元素按套接字類型插入static struct list_head inetsw[SOCK_MAX];鏈表數組中
*/
/*
* inetsw_array數組包含三個inet_protosw結構的實例，分別對應
* TCP、UDP和原始套接字。在Internet協議族初始化函數inet_init()中
* 調用inet_register_protosw()將inetsw_array數組中
* 的inet_protosw結構實例，以其type值為key組織到散列表inetsw中，
* 也就是說各協議族中type值相同而protocol值不同的inet_protosw結構
* 實例，在inetsw散列表中以type為關鍵字連接成鏈表，通過inetsw
* 散列表可以找到所有協議族的inet_protosw結構實例。
*/ //ipv4_specific是TCP傳輸層到網絡層數據發送以及TCP建立過程的真正OPS，在tcp_prot->init中被賦值給inet_connection_sock->icsk_af_ops
static struct inet_protosw inetsw_array[] = //這個和應用層創建套接字相關，個人我理解是屬於套接口層,為了把套接口層和傳輸層銜接起來(tcp_protocol udp_protol icmp_protocol)
{
{
.type = SOCK_STREAM, //在inet_create的時候，用它做為關鍵字，把下面這幾個成員聯系在一起
.protocol = IPPROTO_TCP,
//tcp_prot udp proto raw_proto頭添加到的proto_list中，通過遍歷該鏈表就可以知道有哪些傳輸層協議添加到該鏈表中
//協議最終都是通過inet_init中的proto_register添加到proto_list鏈表中的。family協議族通過sock_register注冊
//傳輸層接口tcp_prot udp_prot netlink_prot等通過proto_register注冊
//IP層接口通過inet_add_protocol(&icmp_protocol等注冊 ，這些組成過程參考inet_init函數
.prot = &tcp_prot,//傳輸層操作集 在inet_create中的sk_alloc中賦值
// 先執行ops中的函數，然后執行prot中對應的函數 proto結構為網絡接口層，
//結構中的操作實現傳輸層的操作和從傳輸層到網絡層調用的跳轉，
//在proto結構中的某些成員跟proto_ops結構中的成員對應，比如connect()等
.ops = &inet_stream_ops,//套接口層操作集,也就是協議族操作集
// 用來區分協議族(netlink family(ops為netlink_ops)或者 inet family)
// ops在創建套接字的時候被賦值，例如netlink賦值的地方在__netlink_create pf_net賦值的地方在inet_create中
.no_check = 0, //為0表示始終進行校驗和操作
.flags = INET_PROTOSW_PERMANENT |
INET_PROTOSW_ICSK,
},
{
.type = SOCK_DGRAM,
.protocol = IPPROTO_UDP,
.prot = &udp_prot,//傳輸層操作集 在inet_create中的sk_alloc中賦值 先執行ops中的函數，然后執行prot中對應的函數
.ops = &inet_dgram_ops,//套接口層操作集 用來區分協議族(netlink family(ops為netlink_ops)或者 inet family)
// ops在創建套接字的時候被賦值，例如netlink賦值的地方在__netlink_create pf_net賦值的地方在inet_create中
.no_check = UDP_CSUM_DEFAULT,
.flags = INET_PROTOSW_PERMANENT,
},
{
.type = SOCK_RAW, //原始套接口
.protocol = IPPROTO_IP, /* wild card */
.prot = &raw_prot,//傳輸層操作集 在inet_create中的sk_alloc中賦值 先執行ops中的函數，然后執行prot中對應的函數
.ops = &inet_sockraw_ops,//套接口層操作集
//用來區分協議族(netlink family(ops為netlink_ops)或者 inet family) ops在創建套接字的時候被賦值，
//例如netlink賦值的地方在__netlink_create pf_net賦值的地方在inet_create中
.no_check = UDP_CSUM_DEFAULT,
.flags = INET_PROTOSW_REUSE,
}
};
3、net_protocol 結構
net_protocol 結構定義了傳輸層協議（包含icmp igmp協議）以及傳輸層的報文接收例程，此結構是網絡層和傳輸層之間的橋梁。
/*
* inet_add_protocol函數用於將上述結構的實例(指針)
* 存儲到inet_protos 數組中
* update:
* net_protocol是一個非常重要的結構，定義了協議族中支持的傳輸層協議以及傳輸層的報文接收實例。此結構是網絡層和 傳輸層之間的橋梁，當網絡數據包從網絡層流向傳輸層時，
* 會調用此結構中的傳輸層協議數據時，會調用此結構中的傳輸層協議數據報接收處理函數。
*
* 內核中為Internet協議族定義了4個net_protocol結構實例---
* icmp_protocol、udp_protocol、tcp_protocol和igmp_protocol
* ,分別與ICMP、UDP、TCP和IGMP協議一一對應。在Internet協議族
* 初始化時，調用inet_add_protocol()將它們注冊到net_protocol
* 結構指針數組inet_protos[MAX_INET_PROTOS]中。在系統運行
* 過程中，隨時可以用內核模塊加載/卸載方式，調用函數inet_add_protocol()
* /inet_del_protocol()將net_protocol結構實例注冊到inet_protos[]數組中，
* 或從中刪除。
*///ops = rcu_dereference(inet_protos[proto]);通過該函數獲取對應的協議ops
/* This is used to register protocols. */
struct net_protocol {
void (*early_demux)(struct sk_buff *skb);
/* 分組將傳遞到該函數進行進一步處理*/
/*
* 傳輸層協議數據包接收處理函數指針，當網絡層接收IP數據包
* 之后，根據IP數據包所指示傳輸層協議，調用對應傳輸層
* net_protocol結構的該例程接收報文。
* TCP協議的接收函數為tcp_v4_rcv()，UDP協議的接收函數為
* udp_rcv()，IGMP協議為igmp_rcv()，ICMP協議為icmp_rcv()。
*/
int (*handler)(struct sk_buff *skb);
/*
* 在接收到ICMP錯誤信息並需要傳遞到更高層時，
* 調用該函數
*/
/*
* 在ICMP模塊中接收到差錯報文后，會解析差錯報文，並根據
* 差錯報文中原始的IP首部，調用對應傳輸層的異常處理
* 函數err_handler。TCP協議為tcp_v4_err()，UDP為
* udp_err()，IGMP則無。
*/
void (*err_handler)(struct sk_buff *skb, u32 info);
/*
* no_policy標識在路由時是否進行策略路由。TCP和UDP默認不進行
* 策略路由。
*/
unsigned int no_policy:1,
netns_ok:1,
/* does the protocol do more stringent
* icmp tag validation than simple
* socket lookup?
*/
icmp_strict_tag_validation:1;
};
初始化后的inet_protos 如下：
4、Internet協議族的初始化
Internet協議初始化函數為inet_init ，通過fs_initcall調用，加載到內核中；
/設備物理層的初始化net_dev_init
TCP/IP協議棧初始化inet_init 傳輸層的協議初始化也在這里面
傳輸層初始化proto_init 只是為了顯示各種協議用的
套接口層初始化sock_init netfilter_init在套接口層初始化的時候也初始化了
static int __init inet_init(void) { struct inet_protosw *q; struct list_head *r; int rc = -EINVAL; sock_skb_cb_check_size(sizeof(struct inet_skb_parm)); rc = proto_register(&tcp_prot, 1); if (rc) goto out; rc = proto_register(&udp_prot, 1); if (rc) goto out_unregister_tcp_proto; rc = proto_register(&raw_prot, 1); if (rc) goto out_unregister_udp_proto; rc = proto_register(&ping_prot, 1); if (rc) goto out_unregister_raw_proto; /* * Tell SOCKET that we are alive... */ (void)sock_register(&inet_family_ops); #ifdef CONFIG_SYSCTL ip_static_sysctl_init(); #endif /* * Add all the base protocols. */ //這里面有每種協議傳輸層的接收函數， if (inet_add_protocol(&icmp_protocol, IPPROTO_ICMP) < 0) pr_crit("%s: Cannot add ICMP protocol\n", __func__); if (inet_add_protocol(&udp_protocol, IPPROTO_UDP) < 0) pr_crit("%s: Cannot add UDP protocol\n", __func__); if (inet_add_protocol(&tcp_protocol, IPPROTO_TCP) < 0) pr_crit("%s: Cannot add TCP protocol\n", __func__); #ifdef CONFIG_IP_MULTICAST if (inet_add_protocol(&igmp_protocol, IPPROTO_IGMP) < 0) pr_crit("%s: Cannot add IGMP protocol\n", __func__); #endif /* Register the socket-side information for inet_create. */ for (r = &inetsw[0]; r < &inetsw[SOCK_MAX]; ++r) INIT_LIST_HEAD(r); for (q = inetsw_array; q < &inetsw_array[INETSW_ARRAY_LEN]; ++q) inet_register_protosw(q);//把inetsw_array結構中的節點添加到inetsw表中，以type為索引 為套接字層所用 /* * Set the ARP module up */ arp_init(); /* * Set the IP module up */ ip_init(); tcp_v4_init()//創建一個tcp套接字用來發送rst ack 字段 /* Setup TCP slab cache for open requests. */ tcp_init(); /* Setup UDP memory threshold */ udp_init(); /* Add UDP-Lite (RFC 3828) */ udplite4_register(); ping_init(); /* * Set the ICMP layer up */ /*由於協議棧本身有發送ICMP數據報的需求，所以，需要在協議棧中創建內核態的原始套接字，用於發送ICMP數據報，這個事情在協議棧初始化時，
由 icmp_init函數完成。它為每個CPU都創建一個icmp_socket，創建工作由sock_create_kern函數完成，創建流程跟應用層 創建socket完全一致。*/ if (icmp_init() < 0) panic("Failed to create the ICMP control socket.\n"); /* * Initialise the multicast router */ #if defined(CONFIG_IP_MROUTE) if (ip_mr_init()) pr_crit("%s: Cannot init ipv4 mroute\n", __func__); #endif if (init_inet_pernet_ops()) pr_crit("%s: Cannot init ipv4 inet pernet ops\n", __func__); /* * Initialise per-cpu ipv4 mibs */ if (init_ipv4_mibs()) pr_crit("%s: Cannot init ipv4 mibs\n", __func__); ipv4_proc_init(); ipfrag_init(); dev_add_pack(&ip_packet_type); ip_tunnel_core_init(); rc = 0; out: return rc; out_unregister_raw_proto: proto_unregister(&raw_prot); out_unregister_udp_proto: proto_unregister(&udp_prot); out_unregister_tcp_proto: proto_unregister(&tcp_prot); goto out; } fs_initcall(inet_init);