【原創】xenomai內核解析--xenomai與普通linux進程之間通訊XDDP(一)--實時端socket創建流程

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1.概述

上篇文章xenomai內核解析--實時IPC概述中介紹了RTIPC，從這篇文章開始開始深入xenomai內核，解析RTIPC的具體實現。

XDDP、IDDP和BUFP由於應用場景不一樣，所以底層不一樣，但也區別不大。XDDP用於xenomai任務與普通Linux任務通訊，提供兩種方式，一種是每次讀寫作為一個數據報來操作，對應實時任務間的通訊方式IDDP；另一種為可以將多次讀寫的數據緩沖最后組成一個大的數據報發送，對應實時任務間的BUFP方式。所以解析了XDDP原理，那么IDDP和BUFP自然也就懂了,后面文章我也會簡單說一下IDDP、XDDP。

需要先說明一下 XDDP幾乎涉及了xenomai的所有關鍵組件，通過解析xenomai內核XDDP的實現源碼，你會明白：

• xenomai內核：
  • XDDP的詳細實現。
  • 實時設備驅動模型：RTDM是如何管理協議類設備的，應用是如何找到並使用具體的協議設備的（其實和Linux類似），如何為xenomai添加一個自定義協議設備等。
• Linux端：字符類設備管理、虛擬文件系統VFS；
• 通訊過程中的內存分配釋放：實時內存堆-xnheap，詳見xenomai內核解析--實時內存管理--xnheap
• xenomai資源同步互斥機制：xnsynch
• 如何跨域喚醒指定任務：ipipe虛擬中斷xnpipe_wakeup_apc

２.XDDP的使用注意事項

上篇文章已經介紹了具體的使用方法,linux端通過read()、write()讀寫/dev/rtp<minor>或/proc/xenomai/registry/rtipc/xddp/label來通訊，Xenomai端通過套接字recvfrom()或read()來接收數據，sendto()或write()來發送數據。其中需要注意的是:

• XDDP 只能由xenomai應用(使用Libcobalt庫編譯)創建.
• 由於端口號與Linux端次設備號綁定,所以必須兩邊都關閉釋放了才能再次使用同一個端口（可見文末總框圖）。

下面我們就沿着這個流程到內核里面一探究竟，看看在內核里面，都創建了哪些數據結構，做了哪些事情。

3.解析socket函數

從調用socket()函數開始。對於xenomai實時程序，該函數不是直接就執行系統調用，而是由xenomai實時庫libcobalt中實現，實時應用編譯時會鏈接到該庫。

/*xenomai-3.x.x\lib\cobalt\rtdm.c*/
COBALT_IMPL(int, socket, (int protocol_family, int socket_type, int protocol))
{
	int s;
	s = XENOMAI_SYSCALL3(sc_cobalt_socket, protocol_family,
			     socket_type, protocol);
	if (s < 0) {
		s = __STD(socket(protocol_family, socket_type, protocol));
	}
	return s;
}

從該函數可以看到，首先執行xenomai內核調用，如果xenomai系統調用返回負值，一種情況時產生了錯誤，另一種情況說明這些參數不是要實時內核提供服務的，接着才去調用標准庫執行linux的系統調用。這就實現了同一接口也可以讓linux提供服務。

創建socket的時候有三個參數，一個是protocol_family表示地址族，在linux中，如下兩種是比較熟悉的。

#define AF_UNIX 1/* Unix domain sockets */
#define AF_INET 2/* Internet IP Protocol */

對於xenomai，protocol_family只有一種,如果自己為xenomai內核添加自定義的協議設備就可以通過該參數識別：

/* Address family */
#define AF_RTIPC		111

/* Protocol family */
#define PF_RTIPC		AF_RTIPC

第二個參數是socket_type，也即 Socket 的類型。類型是比較少的。

第三個參數是protocol，是協議。協議數目是比較多的，也就是說，多個協議會屬於同一種類 型。

常用的 Socket 類型有三種，分別是 SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM 和 SOCK_RAW。

enum sock_type {
	SOCK_STREAM	= 1,
	SOCK_DGRAM	= 2,
	SOCK_RAW	= 3,
	......
};

SOCK_STREAM 是面向數據流的，協議 IPPROTO_TCP屬於這種類型。SOCK_DGRAM 是面 向數據報的，協議IPPROTO_UDP 屬於這種類型。如果在內核里面看的話，IPPROTO_ICMP 也屬於這種類型。SOCK_RAW 是原始的 IP 包，IPPROTO_IP 屬於這種類型。

對於socket_type，在xenomai 中,通訊是在系統內部,統一為數據報即SOCK_DGRAM ，其余無效。xenomai提供的protocol如下幾種：

enum {
/** Default protocol (IDDP) */
	IPCPROTO_IPC  = 0,
	IPCPROTO_XDDP = 1,
	IPCPROTO_BUFP = 3,
	IPCPROTO_MAX
};

其實xenomai提供的rtipc只作為實時進程間通訊，內部與linux socket一點關系都沒有，從上就可以看出，僅是函數接口相同而已。

這一節，我們重點看IPCPROTO_XDDP協議。實時系統調用sc_cobalt_socket對應內核代碼如下。它會調用__rtdm_dev_socket()

/*kernel\xenomai\posix\io.c*/
COBALT_SYSCALL(socket, lostage,
	       (int protocol_family, int socket_type, int protocol))
{
	return __rtdm_dev_socket(protocol_family, socket_type, protocol);
}
/*kernel\xenomai\rtdm\core.c*/
int __rtdm_dev_socket(int protocol_family, int socket_type,
		      int protocol)
{
	struct rtdm_dev_context *context;
	struct rtdm_device *dev;
	int ufd, ret;

	secondary_mode_only(); 
							
	dev = __rtdm_get_protodev(protocol_family, socket_type);
	......

	ufd = __rtdm_anon_getfd("[rtdm-socket]", O_RDWR);
......
	ret = create_instance(ufd, dev, &context);
......
	if (dev->ops.socket) {
		ret = dev->ops.socket(&context->fd, protocol);
		......
	}
......
	ret = rtdm_fd_register(&context->fd, ufd);
......

	return ufd;
}

secondary_mode_only()表示目前上下文必須是linux域，應為涉及到linux一些資源分配，如文件描述符。你可能會疑惑，我們創建調用socket函數的應用已經在實時線程里了，而且我們使用實時庫libcobalt發起的系統調用，進內核后應該是haed域，而這里為什么還secondary_mode_only？解答這個問題請移步本博客其他文章xenomai內核解析--雙核系統調用(一)小節的權限控制。

先是根據protocol_family和socket_type轉換為xnkey_t來查找對應的rtdm_device.

struct rtdm_device *__rtdm_get_protodev(int protocol_family, int socket_type)
{
	struct rtdm_device *dev = NULL;
	struct xnid *xnid;
	xnkey_t id;
	secondary_mode_only();	
    
	id = get_proto_id(protocol_family, socket_type);
	mutex_lock(&register_lock);

	xnid = xnid_fetch(&protocol_devices, id);
	if (xnid) {
		dev = container_of(xnid, struct rtdm_device, proto.id);
		__rtdm_get_device(dev);
	}
	mutex_unlock(&register_lock);

	return dev;
}

3.1 RTDM Protocol Devices

id類型為longlong，高32位為protocol_family,低32位為socket_type,將它作為key在紅黑樹protocol_devices上找到對應的設備。

static struct rb_root protocol_devices;

protocol_devices是一個全局變量，其類型是struct rb_root，我們知道xenomai 實時驅動模型（RTDM）將所有實時設備分為兩種Protocol Devices（協議類設備）和CharacterDevices(字符類設備)，protocol_devices作為所有Protocol Devices的根節點，所有Protocol Devices驅動注冊時調用rtdm_dev_register()后都會掛到protocol_devices上。

xenomai中實時進程間通訊RTDM設備rtipc及其rtipc_driver，在drivers\xenomai\ipc\rtipc.c中如下：

static struct rtdm_driver rtipc_driver = {
	.profile_info		=	RTDM_PROFILE_INFO(rtipc,
							  RTDM_CLASS_RTIPC,
							  RTDM_SUBCLASS_GENERIC,
							  1),
	.device_flags		=	RTDM_PROTOCOL_DEVICE,
	.device_count		=	1,
	.context_size		=	sizeof(struct rtipc_private),
	.protocol_family	=	PF_RTIPC,	/*地址族*/
	.socket_type		=	SOCK_DGRAM,  /*socket類型*/
	.ops = {
		.socket		=	rtipc_socket,
		.close		=	rtipc_close,
		.recvmsg_rt	=	rtipc_recvmsg,
		.recvmsg_nrt	=	NULL,
		.sendmsg_rt	=	rtipc_sendmsg,
		.sendmsg_nrt	=	NULL,
		.ioctl_rt	=	rtipc_ioctl,
		.ioctl_nrt	=	rtipc_ioctl,
		.read_rt	=	rtipc_read,
		.read_nrt	=	NULL,
		.write_rt	=	rtipc_write,
		.write_nrt	=	NULL,
		.select		=	rtipc_select,
	},
};

static struct rtdm_device device = {
	.driver = &rtipc_driver,
	.label = "rtipc",
};

從rtipc_driver中的rtdm_fd_ops我們就可以看出一二，創建一個rtipc socket后，對該socket的數據收發、讀寫等操作都會調用到rtdm_fd_ops內的rtipc_sendmsg()、rtipc_recvmsg（）等函數。

同樣，如果需要自定義一個xenomai Protocol Devices，實現這些函數，為該設備設置好protocol_family和socket_type后，我們的實時應用就可以通過調用socket()，然后xenomai RTDM通過(protocol_family<<32) | socket_type作為xnkey_t到該設備及對應的driver，來讓該設備為我們服務。

回到__rtdm_dev_socket(),接下來調用__rtdm_anon_getfd完成在用戶空間定義一個[rtdm-socket]的文件，將[rtdm-socket]與rtdm_dumb_fops結合起來。

int __rtdm_dev_socket(int protocol_family, int socket_type,
		      int protocol)
{
......
	ufd = __rtdm_anon_getfd("[rtdm-socket]", O_RDWR);
......
......
	ret = create_instance(ufd, dev, &context);
......
}

為什么要這樣做呢？用戶空間需要一個文件描述符來與內核rtdm_fd對應起來，ufd作為用戶套接字socket，后面的代碼會看到ufd成為紅黑樹上查找rtdm_fd的keyt_t，當使用socket接口對ufd操作時，到了內核里就會用ufd找到對應的rtdm_fd。但是直接對ufd使用read/write等操作是不允許的，所以還需要為ufd設置file_operation rtdm_dumb_fops,rtdm_dumb_fops里的函數均打印一條警告信息，直接對ufd使用read/write等操作時就內核就會輸出WARNING信息。

static inline void warn_user(struct file *file, const char *call)
{
	struct dentry *dentry = file->f_path.dentry;
	
	printk(XENO_WARNING
	       "%s[%d] called regular %s() on /dev/rtdm/%s\n",
	       current->comm, task_pid_nr(current), call + 5, dentry->d_name.name);
}
static ssize_t dumb_read(struct file *file, char  __user *buf,
			 size_t count, loff_t __user *ppos)
{
	warn_user(file, __func__);
	return -EINVAL;
}

.....
const struct file_operations rtdm_dumb_fops = {
	.read		= dumb_read,
	.write		= dumb_write,
	.poll		= dumb_poll,
	.unlocked_ioctl	= dumb_ioctl,
};

接着調用create_instance()創建rtdm_dev_context並初始化對應的結構體,在RTDM中，struct rtdm_driver與struct rtdm_device描述了一個設備的共有抽象信息，但具體的設備有其操作的具體數據，稱為實時設備的上下文rtdm_dev_context，結構如下：

struct rtdm_dev_context {
	struct rtdm_fd fd;
    
	/** Set of active device operation handlers */
	/** Reference to owning device */
	struct rtdm_device *device;

	/** Begin of driver defined context data structure */
	char dev_private[0];
};

其中成員fd類型為struct rtdm_fd,其中記錄着該設備的OPS，所屬線程等信息。

成員變量dev_private為私有數據的起始地址，至於設備的私有數據有多大，在rtdm_device用context_size表，對於rtipc，其大小為sizeof(struct rtipc_private),所以為rtipc創建rtdm_dev_context時分配的內存大小為sizeof(struct rtdm_dev_context) + rtipc_driver->context_size。

struct rtdm_fd如下

struct rtdm_fd {
	unsigned int magic;  	/*RTDM_FD_MAGIC*/
	struct rtdm_fd_ops *ops;	/*RTDM設備可用的操作,*/
	struct cobalt_ppd *owner;	/*所屬Process*/
	unsigned int refs;			/*打開計數*/
	int minor;
	int oflags;
#ifdef CONFIG_XENO_ARCH_SYS3264
	int compat;
#endif
	struct list_head cleanup;
};

• magic fd的類型 RTDM_FD_MAGIC
• *ops 描述RTDM設備可用的操作。 這些處理程序由RTDM設備驅動程序（rtdm_driver）實現。
• *owner該rtdm_fd所屬的應用程序。
• refs 記錄該fd的引用次數，當為0時會觸發執行ops->close()
• minor
• oflags
• cleanup

create_instance()執行完后各結構暫時如下:

接着執行ops.socket()也就是rtipc_socket(),傳入參數為rtdm_fd和protocol(IPCPROTO_XDDP).

	if (dev->ops.socket) {
		ret = dev->ops.socket(&context->fd, protocol);
        ......
	}

static int rtipc_socket(struct rtdm_fd *fd, int protocol)
{
	struct rtipc_protocol *proto;
	struct rtipc_private *priv;
	int ret;

	if (protocol < 0 || protocol >= IPCPROTO_MAX)
		return -EPROTONOSUPPORT;

	if (protocol == IPCPROTO_IPC)
		/* Default protocol is IDDP */
		protocol = IPCPROTO_IDDP;

	proto = protocols[protocol - 1];
	if (proto == NULL)	/* Not compiled in? */
		return -ENOPROTOOPT;

	priv = rtdm_fd_to_private(fd);
	priv->proto = proto;
	priv->state = kmalloc(proto->proto_statesz, GFP_KERNEL);
	......

	xnselect_init(&priv->send_block);
	xnselect_init(&priv->recv_block);

	ret = proto->proto_ops.socket(fd);
	......
	return ret;
}

先看協議是不是xenomai支持的，如果協議類型為IPCPROTO_IPC,那就是默認協議IPCPROTO_IDDP,接着從數組中取出協議對應的rtipc_protocol* proto,之前說過rtipc提供三種進程間通訊:IDDP、XDDP、BUFP,用結構體struct rtipc_protocol來描述它們，保存在數組rtipc_protocol中：

static struct rtipc_protocol *protocols[IPCPROTO_MAX] = {
#ifdef CONFIG_XENO_DRIVERS_RTIPC_XDDP
	[IPCPROTO_XDDP - 1] = &xddp_proto_driver,
#endif
#ifdef CONFIG_XENO_DRIVERS_RTIPC_IDDP
	[IPCPROTO_IDDP - 1] = &iddp_proto_driver,
#endif
#ifdef CONFIG_XENO_DRIVERS_RTIPC_BUFP
	[IPCPROTO_BUFP - 1] = &bufp_proto_driver,
#endif
};

接着根據rtdm_fd得到rtdm_dev_context內的dev_private[0],這里先看一下struct rtipc_private各成員變量的意思：

struct rtipc_private {
	struct rtipc_protocol *proto;
	DECLARE_XNSELECT(send_block);//struct xnselect send_block
	DECLARE_XNSELECT(recv_block);//struct xnselect recv_block
	void *state;
};

• proto指向具體的rtipc_protocol
• send_block、send_block是鏈表，發送或接收阻塞時會插入該鏈表
• state 與dev_private[0]類似，指向不同協議所需的而外空間。對於XDDP說指向sizeof(struct xddp_socket)大小內存。

得到dev_private[0]后，強制類型轉換為structr tipc_private *priv 后開始初始化結構體tipc_private 內各成員.最后調用具體協議的下的socket()，傳入參數fd,對應XDDP協議xddp_socket()；
到此知道，實時應用對socket描述符的操作最后都是由實時設備驅動中具體函數來完成，后續的配置數據收發等都是按該路徑進行執行。

回到xddp socket():

static int xddp_socket(struct rtdm_fd *fd)
{
	struct rtipc_private *priv = rtdm_fd_to_private(fd);
	struct xddp_socket *sk = priv->state;

	sk->magic = XDDP_SOCKET_MAGIC;
	sk->name = nullsa;	/* Unbound */
	sk->peer = nullsa;
	sk->minor = -1;
	sk->handle = 0;
	*sk->label = 0;
	sk->poolsz = 0;
	sk->buffer = NULL;
	sk->buffer_port = -1;
	sk->bufpool = NULL;
	sk->fillsz = 0;
	sk->status = 0;
	sk->timeout = RTDM_TIMEOUT_INFINITE;
	sk->curbufsz = 0;
	sk->reqbufsz = 0;
	sk->monitor = NULL;
	rtdm_lock_init(&sk->lock);
	sk->priv = priv;

	return 0;
}

在xddp_socket()主要初始化struct xddp_socket，也很重要，后面會詳細解析它。xddp_socket()執行完畢后回到__rtdm_dev_socket(),接下來調用rtdm_fd_register()將rdtm_fd並注冊到cobalt_ppd中。

 int __rtdm_dev_socket(int protocol_family, int socket_type,
		      int protocol)
{ 
     ......
	ret = rtdm_fd_register(&context->fd, ufd);
.....
	return ufd;
 }

int rtdm_fd_register(struct rtdm_fd *fd, int ufd)
{
	struct rtdm_fd_index *idx;
	struct cobalt_ppd *ppd;
	spl_t s;
	int ret = 0;

	ppd = cobalt_ppd_get(0);
	idx = kmalloc(sizeof(*idx), GFP_KERNEL);
......
	idx->fd = fd;
......
	ret = xnid_enter(&ppd->fds, &idx->id, ufd);
.....
	return ret;
}

3.2 rtdm_fd_index

首先獲取當前進程的struct cobalt_ppd,然后分配一個struct rtdm_fd_index,看名字知道rtdm_fd的index結構，怎么索引呢？通過傳入的ufd，傳入的ufd作為key，構造一個rtdm_fd_index，然后插入ppd->fds,ppd->fds時一顆紅黑樹，每個實時任務創建或打開的實時設備fd都是由fds來記錄着。

將ufd與rtdm_fd聯系起來以后，socket函數執行完畢，返回ufd，用戶空間通過ufd發起內核調用時，就可通過ufd找到內核里相關的所有的結構。

完成各數據結構分配關系鏈接后，下一步就可以對該socket進行配置了。解析setsockopt()函數之前，上面圖中struct xddp_socket、struct cobalt_ppd兩個結構體還有沒有介紹,如下:

3.3 cobalt_ppd介紹

struct cobalt_ppd（即Cobalt內核調度的實時進程的私有數據 ,Cobalt_process Private data）,結構如下：

struct cobalt_ppd {
	struct cobalt_umm umm;
	unsigned long mayday_tramp;
	atomic_t refcnt;
	char *exe_path;
	struct rb_root fds;
};

• umm該進程內管理的一片內存池，當實時任務內核上下文需要分配內存時，就會從該區域中獲取。

  在xenomai中為避免向linux分配內存影響實時性，xenomai采取的方式是，先向linux分配所需的一片內存，然后再由自己管理該內存的分配釋放，管理該內存池的分配釋放算法是實時可預測的，從而達到不影響實時性的目的。當實時任務內核上下文需要分配內存時，就會從該區域中獲取。關於實時內存堆的管理,可查看本博客其他文章.

 struct cobalt_umm {
 	struct xnheap heap;/*內存池*
 	atomic_t refcount; /*refcount是該片內存的使用計數*/
 	void (*release)(struct cobalt_umm *umm);/*release釋放函數*/
 };

• refcnt cobalt_ppd引用計數,釋放的時候使用.

• fds 是一棵紅黑樹,保存着該進程打開的實時驅動設備的文件描述符rtdm_fd,可以類比Linux中進程打開的文件描述符集，rtdm_fd結構上面說到過.

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xenomai內核中另外兩個個heap需要區分一下：

cobalt_kernel_ppd：Cobalt_process.cobalt_ppd.cobalt_umm內的heap是每個Cobalt進程私有的，除此之外xenomai內核中還有一個全局的struct cobalt_ppd—cobalt_kernel_ppd，供cobalt內核/內核線程工作過程中的內存分配。

cobalt_heap:xenomai的系統內存池,XDDP數據緩沖區默認從該區域分配。

cobalt_heap，其大小可編譯時配置或通過傳遞內核參數設置，在xenomai內核初始化時從linux分配內存，然后由xenomai初始化管理。

static int __init xenomai_init(void)
{
.......
ret = sys_init();
......
}

3.4 xddp_socket

接着看struct xddp_socket,是XDDP socket核心，管理着XDDP大部分資源，xddp_socket結構體成員及作用如下：

struct xddp_socket {
	int magic;
	struct sockaddr_ipc name;
	struct sockaddr_ipc peer;

	int minor;
	size_t poolsz;
	xnhandle_t handle;
	char label[XNOBJECT_NAME_LEN];
	struct rtdm_fd *fd;			/* i.e. RTDM socket fd */

	struct xddp_message *buffer;
	int buffer_port;
	struct xnheap *bufpool;
	struct xnheap privpool;/*非系統內存池*/
	size_t fillsz;
	size_t curbufsz;	/* Current streaming buffer size */
	u_long status;
	rtdm_lock_t lock;

	nanosecs_rel_t timeout;	/* connect()/recvmsg() timeout */
	size_t reqbufsz;	/* Requested streaming buffer size */

	int (*monitor)(struct rtdm_fd *fd, int event, long arg);
	struct rtipc_private *priv;
};

• magic 用來區分該socket類型XDDP_SOCKET_MAGIC
• name綁定的rtipc套接字地址，peer 表示目標端口。
• minor RTIPC端口號。
• privpool XDDP本地內存池,僅供xddp通訊使用，其大小為poolsz，用戶空間對該socket調用bind()前可通過setsocket()重復更其改大小，bind后無法更改。XDDP收發數據時的數據緩沖區可設置為從該區域分配，默認從xenomai的系統內存池cobalt_heap分配
• bufpool 數據緩沖區內存池指針，表示從哪個內存池分配數據緩沖區內存，如果設置了 XDDP本地內存池privpool，則指向privpool ，否則指向xenomai系統內存池cobalt_heap。
• timeout 實時任務connect()/recvmsg()超時時間
• reqbufsz 數據流緩沖區大小。
• fillsz：緩沖區內的未讀數據長度；
• status 記錄XDDP socket 是否bind等狀態信息
• label 設置該socket的label，設置label后linux端可通過label來與該socket通訊。

這些設置與具體應用息息相關，了解低層原理后，結合具體應用場景來配置xdpp，能更好地發揮XDDP的性能。

4.setsocketopt函數配置XDDP

空間調用setsocketopt()主要就是對這個結構體中的變量進行設置和修改,需要注意的是,在bind操作前設置才有效,等bind的時候,會按該結構內的資源設置情況進行分配,要多大內存的緩沖區 ,使用的端口是什么,通信過程中從哪里分配內存,這些都是在bind時確定的,而且確定后就不能更改了。

應用空間調用setsocketopt()來設置XDDP socktet,例如設置流緩沖區（XDDP_BUFSZ）大小1024字節。

 streamsz = 1024
 ret = setsockopt(s, SOL_XDDP, XDDP_BUFSZ,&streamsz, sizeof(streamsz));

與socket()函數一樣，是libcobalt庫中的函數：

/*lib\cobalt\rtdm.c*/
	COBALT_IMPL(int, setsockopt, (int fd, int level, int optname, const void *optval,
				      socklen_t optlen))
	{
		struct _rtdm_setsockopt_args args = {
			SOL_XDDP, XDDP_BUFSZ, (void *)&streamsz, 4
		};
		int ret;

		ret = do_ioctl(fd, _RTIOC_SETSOCKOPT, &args);
		if (ret != -EBADF && ret != -ENOSYS)
			return set_errno(ret);

		return __STD(s

與socket調用類似，先進行實時系統調用，如果參數非法,返回錯誤，才會轉而嘗試從glibc進行linux系統調用。在do_ioctl里直接進行實時系統調用sc_cobalt_ioctl：

static int do_ioctl(int fd, unsigned int request, void *arg)
{

    pthread_setcanceltype(PTHREAD_CANCEL_ASYNCHRONOUS, &oldtype);
    ret = XENOMAI_SYSCALL3(sc_cobalt_ioctl,	fd, request, arg);
    pthread_setcanceltype(oldtype, NULL);
    return ret;
}

實時系統調用sc_cobalt_ioctl位於內核代碼kernel\xenomai\posix\io.c：

COBALT_SYSCALL(ioctl, handover,
	       (int fd, unsigned int request, void __user *arg))
{
	return rtdm_fd_ioctl(fd, request, arg);
}

int rtdm_fd_ioctl(int ufd, unsigned int request, ...)
{
    struct rtdm_fd *fd;
	fd = get_fd_fixup_mode(ufd);  
	....
	va_start(args, request); 
	arg = va_arg(args, void __user *);
	va_end(args);

	set_compat_bit(fd);/*兼容32位應用處理*/
	....
	err = fd->ops->ioctl_rt(fd, request, arg);
	...
	rtdm_fd_put(fd);
  ....
	return err;
}

第一個參數ufd是創建socket時返回的ufd，上一節已經與rtdm_fd聯系起來，所以直接通過get_fd_fixup_mode()就能得到struct rtdm_fd，進而獲取所有相關信息。

接着調用fd->ops->ioctl_rt，對於XDDP是xddp_ioctl()。xddp_ioctl里首先判斷接着調用__xddp_ioctl

static int xddp_ioctl(struct rtdm_fd *fd,
		      unsigned int request, void *arg)
{
	int ret;
	......
		ret = __xddp_ioctl(fd, request, arg);
	}

	return ret;
}

static int __xddp_ioctl(struct rtdm_fd *fd,
			unsigned int request, void *arg)
{
	struct rtipc_private *priv = rtdm_fd_to_private(fd);
	struct sockaddr_ipc saddr, *saddrp = &saddr;
	struct xddp_socket *sk = priv->state;
	int ret = 0;

	switch (request) {
	COMPAT_CASE(_RTIOC_CONNECT): /*connect操作*/
		ret = rtipc_get_sockaddr(fd, &saddrp, arg);
        ret = __xddp_connect_socket(sk, saddrp);
		break;

	COMPAT_CASE(_RTIOC_BIND):/*bind操作*/
		ret = rtipc_get_sockaddr(fd, &saddrp, arg);
		.......
		ret = __xddp_bind_socket(priv, saddrp);
		break;

	COMPAT_CASE(_RTIOC_GETSOCKNAME):/*獲取socket name*/
		ret = rtipc_put_sockaddr(fd, arg, &sk->name);
		break;

	COMPAT_CASE(_RTIOC_GETPEERNAME):/*獲取socket name*/
		ret = rtipc_put_sockaddr(fd, arg, &sk->peer);
		break;

	COMPAT_CASE(_RTIOC_SETSOCKOPT):/*配置socket*/
		ret = __xddp_setsockopt(sk, fd, arg);
		break;

	COMPAT_CASE(_RTIOC_GETSOCKOPT):/*獲取socket配置*/
		ret = __xddp_getsockopt(sk, fd, arg);
		break;

	case _RTIOC_LISTEN: /*不支持*/
		ret = -EOPNOTSUPP;
		break;
	case _RTIOC_SHUTDOWN:
		ret = -ENOTCONN;
		break;
	......
	}
	return ret;
}

__xddp_ioctl主要根據request來進行操作，接着執行__xddp_setsockopt進行具體配置：

static int __xddp_setsockopt(struct xddp_socket *sk,
			     struct rtdm_fd *fd,
			     void *arg)
{
	int (*monitor)(struct rtdm_fd *fd, int event, long arg);
	struct _rtdm_setsockopt_args sopt;
	struct rtipc_port_label plabel;
	struct timeval tv;
	rtdm_lockctx_t s;
	size_t len;
	int ret;

	ret = rtipc_get_sockoptin(fd, &sopt, arg);
......
	if (sopt.level == SOL_SOCKET) {
		switch (sopt.optname) {
		case SO_RCVTIMEO:
			ret = rtipc_get_timeval(fd, &tv, sopt.optval, sopt.optlen);
			........
			sk->timeout = rtipc_timeval_to_ns(&tv);
			break;
        ......
		}
		return ret;
	}

	switch (sopt.optname) {

	case XDDP_BUFSZ:/*配置buf size*/
	........
		break;

	case XDDP_POOLSZ:   /*設置POOLSZ大小 */
	........
		break;

	case XDDP_MONITOR: /*設置 monitor 函數(僅內核應用支持)*/
	......
		break;

	case XDDP_LABEL:/*設置 label*/
	......
		break;

	default:
		ret = -EINVAL;
	}
	return ret;
}

4.1 設置timeout

根據傳入的第2、3個參數來決定配置什么，先判斷是否是設置connect()/recvmsg() 超時時間，並設置。

4.2 設置流緩沖區大小：

上面說到XDDP提供了流緩沖功能，可以將多次發送的數據累積后作為整個數據包發送。XDDP_BUFSZ就是用來設置該緩沖區的最大大小的。

case XDDP_BUFSZ:
		ret = rtipc_get_length(fd, &len, sopt.optval, sopt.optlen);
		if (ret)
			return ret;
		if (len > 0) {
			len += sizeof(struct xddp_message);
			if (sk->bufpool &&
			    len > xnheap_get_size(sk->bufpool)) {/*大於可分配內存,返回錯誤*/
				return -EINVAL;
			}
		}
		rtdm_lock_get_irqsave(&sk->lock, s);
		sk->reqbufsz = len;
		if (len != sk->curbufsz &&
		    !test_bit(_XDDP_SYNCWAIT, &sk->status) &&
		    test_bit(_XDDP_BOUND, &sk->status))
			ret = __xddp_resize_streambuf(sk); //多次分配，釋放原來的然后從xnheap 重新分配
		rtdm_lock_put_irqrestore(&sk->lock, s);
		break;

首先從用戶空間得到要設置的緩沖區大小保存到變量len，整個緩沖區為struct xddp_message，由於數據累積期間需要一個message head來管理記錄緩沖區內數據的size、offset等信息，這個結構為struct xnpipe_mh位於struct xddp_message頭部，接着才是緩沖區的數據區，結構如下。

struct xnpipe_mh {
	size_t size;
	size_t rdoff;
	struct list_head link;
};
struct xddp_message {
	struct xnpipe_mh mh;
	char data[];
};

由於默認從cobalt_heap中分配緩沖區內存，應用需要的緩沖區大小可能大於cobalt_heap的大小，所以建議先設置XDDP本地內存池，然后再配置緩沖區大小。

4.3 設置 XDDP使用的內存池

上面介紹過成員變量，sk->bufpool 數據緩沖區內存池指針，表示從哪個內存池分配數據緩沖區內存，如果設置了 XDDP本地內存池privpool，則指向privpool ，否則指向xenomai系統內存池cobalt_heap。下面看設置 XDDP本地內存池privpool：

case XDDP_POOLSZ:  
		ret = rtipc_get_length(fd, &len, sopt.optval, sopt.optlen);
	......
		cobalt_atomic_enter(s);
		if (test_bit(_XDDP_BOUND, &sk->status) ||
		    test_bit(_XDDP_BINDING, &sk->status))
			ret = -EALREADY;
		else
			sk->poolsz = len;  
		cobalt_atomic_leave(s);
		break;

同樣處理傳入的參數，將要設置的內存池大小保存到len，判斷該socket是否已經bind，因為privpool管理的內存是在bind操作時才真正分配的，現在只是先記錄需要分配的大小。如果已經bind是不能再修改帶大小的。

4.4 設置XDDP label

除了使用固定端口外，還可通過設置xddp的socket label，linux可通過label來和該 XDDP socket通訊，設置label后bind時其RTIPC端口是系統自動分配的：

case XDDP_LABEL:
		if (sopt.optlen < sizeof(plabel))
			return -EINVAL;
		if (rtipc_get_arg(fd, &plabel, sopt.optval, sizeof(plabel)))
			return -EFAULT;
		cobalt_atomic_enter(s);
		if (test_bit(_XDDP_BOUND, &sk->status) ||
		    test_bit(_XDDP_BINDING, &sk->status))
			ret = -EALREADY;
		else {
			strcpy(sk->label, plabel.label);
			sk->label[XNOBJECT_NAME_LEN-1] = 0;
		}
		cobalt_atomic_leave(s);
		break;

先進行參數檢查，然后將label拷貝到sk->label[]中。

到此針對 xddp 的setsocketopt操作解析完畢，大部分操作為配置xddp_socket這個結構體；