IPv6路由信息的序号

IPv6路由信息序号保存在网络命名空间结构成员fib6_sernum中，其为递增的原子变量，到最大值时，再次由初始值1开始。

static int fib6_new_sernum(struct net *net)
{int new, old;do {old = atomic_read(&net->ipv6.fib6_sernum);new = old < INT_MAX ? old + 1 : 1;} while (atomic_cmpxchg(&net->ipv6.fib6_sernum, old, new) != old);return new;
}static int __net_init inet6_net_init(struct net *net)
{atomic_set(&net->ipv6.fib6_sernum, 1);

内核依据此值判断路由缓存的有效性，如下此判断是按照相等进行，不相等即认为路由缓存无效。

static inline int rt_genid_ipv6(const struct net *net)
{return atomic_read(&net->ipv6.fib6_sernum);
}
static bool rt6_is_valid(const struct rt6_info *rt6)
{return rt6->sernum == rt_genid_ipv6(dev_net(rt6->dst.dev));
}

路由树节点中序号

函数fib6_update_sernum更新路由节点结构中的序号。

void fib6_update_sernum(struct net *net, struct fib6_info *f6i)
{struct fib6_node *fn;fn = rcu_dereference_protected(f6i->fib6_node,lockdep_is_held(&f6i->fib6_table->tb6_lock));if (fn)fn->fn_sernum = fib6_new_sernum(net);
}

以下函数由当前节点开始，向路由树根遍历，更新每个路由节点的序号。

static void __fib6_update_sernum_upto_root(struct fib6_info *rt, int sernum)
{struct fib6_node *fn = rcu_dereference_protected(rt->fib6_node,lockdep_is_held(&rt->fib6_table->tb6_lock));/* paired with smp_rmb() in rt6_get_cookie_safe() */smp_wmb();while (fn) {fn->fn_sernum = sernum;fn = rcu_dereference_protected(fn->parent,lockdep_is_held(&rt->fib6_table->tb6_lock));}
}

以下两个函数为变体，其中fib6_update_sernum_stub在nexthop操作时使用。

void fib6_update_sernum_upto_root(struct net *net, struct fib6_info *rt)
{__fib6_update_sernum_upto_root(rt, fib6_new_sernum(net));
}
/* allow ipv4 to update sernum via ipv6_stub */
void fib6_update_sernum_stub(struct net *net, struct fib6_info *f6i)
{spin_lock_bh(&f6i->fib6_table->tb6_lock);fib6_update_sernum_upto_root(net, f6i);spin_unlock_bh(&f6i->fib6_table->tb6_lock);
}

路由变化序号更新

在路由信息改变时，序号增加序号值。如增加路由项信息时，成功完成之后，更新此新节点及其向路由树根方向的节点的序号值。

int fib6_add(struct fib6_node *root, struct fib6_info *rt,struct nl_info *info, struct netlink_ext_ack *extack)
{struct fib6_table *table = rt->fib6_table;struct fib6_node *fn, *pn = NULL;int sernum = fib6_new_sernum(info->nl_net);err = fib6_add_rt2node(fn, rt, info, extack);if (!err) {if (rt->nh)list_add(&rt->nh_list, &rt->nh->f6i_list);__fib6_update_sernum_upto_root(rt, sernum);fib6_start_gc(info->nl_net, rt);}

更新路由树全部序号

函数fib6_flush_trees仅用于更新所有树节点的序号。

static void fib6_flush_trees(struct net *net)
{int new_sernum = fib6_new_sernum(net);__fib6_clean_all(net, NULL, new_sernum, NULL, false);
}

如在删除接口地址时，更新路由树序号。

static void __ipv6_ifa_notify(int event, struct inet6_ifaddr *ifp)
{switch (event) {case RTM_DELADDR:...rt_genid_bump_ipv6(net);break;

另外，在用户层添加接口地址时，对于新加入的地址如果其设置了IFA_F_TENTATIVE标志，更新路由树的序号。

static int inet6_addr_add(struct net *net, int ifindex, struct ifa6_config *cfg, struct netlink_ext_ack *extack)
{ifp = ipv6_add_addr(idev, cfg, true, extack);if (!IS_ERR(ifp)) {...addrconf_dad_start(ifp);static void addrconf_dad_begin(struct inet6_ifaddr *ifp)
{if (dev->flags&(IFF_NOARP|IFF_LOOPBACK) ||(net->ipv6.devconf_all->accept_dad < 1 && idev->cnf.accept_dad < 1) ||!(ifp->flags&IFA_F_TENTATIVE) || ifp->flags & IFA_F_NODAD) {bump_id = ifp->flags & IFA_F_TENTATIVE;addrconf_dad_completed(ifp, bump_id, send_na);static void addrconf_dad_completed(struct inet6_ifaddr *ifp, bool bump_id, bool send_na)
{if (bump_id)rt_genid_bump_ipv6(dev_net(dev));static void addrconf_dad_work(struct work_struct *w)
{if (ifp->dad_probes == 0) {/* DAD was successful*/bump_id = ifp->flags & IFA_F_TENTATIVE;addrconf_dad_completed(ifp, bump_id, send_na);

接口变化更新路由序号

函数addrconf_notify监听设备状态的变化，由rt6_sync_up和rt6_sync_down_dev处理UP和DOWN。

static int addrconf_notify(struct notifier_block *this, unsigned long event, void *ptr)
{switch (event) {case NETDEV_UP:case NETDEV_CHANGE:if (event == NETDEV_UP) {} else if (event == NETDEV_CHANGE) {if (!addrconf_link_ready(dev)) {/* device is still not ready. */rt6_sync_down_dev(dev, event);break;}if (!IS_ERR_OR_NULL(idev)) {if (idev->if_flags & IF_READY) {rt6_sync_up(dev, RTNH_F_LINKDOWN);

接口UP时，遍历路由树中的路由信息，如果其不等于空，不是具有nexthop属性的路由，并且其下一跳出接口等于状态发生变化的接口，更新此路由信息以及由其到树根的路由节点的序号值。

void rt6_sync_up(struct net_device *dev, unsigned char nh_flags)
{   if (nh_flags & RTNH_F_DEAD && netif_carrier_ok(dev))arg.nh_flags |= RTNH_F_LINKDOWN;fib6_clean_all(dev_net(dev), fib6_ifup, &arg);
}
static int fib6_ifup(struct fib6_info *rt, void *p_arg)
{const struct arg_netdev_event *arg = p_arg;struct net *net = dev_net(arg->dev);if (rt != net->ipv6.fib6_null_entry && !rt->nh &&rt->fib6_nh->fib_nh_dev == arg->dev) {rt->fib6_nh->fib_nh_flags &= ~arg->nh_flags;fib6_update_sernum_upto_root(net, rt);rt6_multipath_rebalance(rt);}return 0;
}

在处理DOWN事件时，遍历路由树中的路由信息，如果其为多径路由中的一员，并且多径路由中的路径没有全部失效，更新其所在节点的序号。

void rt6_sync_down_dev(struct net_device *dev, unsigned long event)
{if (net->ipv6.sysctl.skip_notify_on_dev_down)fib6_clean_all_skip_notify(net, fib6_ifdown, &arg);elsefib6_clean_all(net, fib6_ifdown, &arg);
}
static int fib6_ifdown(struct fib6_info *rt, void *p_arg)
{if (rt == net->ipv6.fib6_null_entry || rt->nh)return 0;switch (arg->event) {case NETDEV_DOWN:if (rt6_multipath_uses_dev(rt, dev)) {unsigned int count;count = rt6_multipath_dead_count(rt, dev);if (rt->fib6_nsiblings + 1 == count) {rt6_multipath_flush(rt);return -1;}rt6_multipath_nh_flags_set(rt, dev, RTNH_F_DEAD | RTNH_F_LINKDOWN);fib6_update_sernum(net, rt);

路由缓存

对于重定向或者PMTU更新创建的exception缓存，更新对应的路由信息的路由节点的序号，表示其发生变化。

static int rt6_insert_exception(struct rt6_info *nrt, const struct fib6_result *res)
{struct rt6_exception_bucket *bucket;struct fib6_info *f6i = res->f6i;struct rt6_exception *rt6_ex;rt6_ex = kzalloc(sizeof(*rt6_ex), GFP_ATOMIC);rt6_ex->rt6i = nrt;rt6_ex->stamp = jiffies;hlist_add_head_rcu(&rt6_ex->hlist, &bucket->chain);out:spin_unlock_bh(&rt6_exception_lock);/* Update fn->fn_sernum to invalidate all cached dst */if (!err) {spin_lock_bh(&f6i->fib6_table->tb6_lock);fib6_update_sernum(net, f6i);

nexthop属性路由

如果nexthop进行替换操作（ip nexthop replace），在完成之后，由nh_rt_cache_flush清除相关缓存。

static int replace_nexthop(struct net *net, struct nexthop *old,struct nexthop *new, struct netlink_ext_ack *extack)
{if (old->is_group)err = replace_nexthop_grp(net, old, new, extack);elseerr = replace_nexthop_single(net, old, new, extack);if (!err) {nh_rt_cache_flush(net, old);

遍历使用此nexthop的路由信息链表，更新其对应路由节点的序号，以及其到路由树根节点路径上的所有节点的序号，达到清空路由缓存的目的。

/* if any FIB entries reference this nexthop, any dst entries need to be regenerated*/
static void nh_rt_cache_flush(struct net *net, struct nexthop *nh)
{struct fib6_info *f6i;if (!list_empty(&nh->fi_list))rt_cache_flush(net);list_for_each_entry(f6i, &nh->f6i_list, nh_list)ipv6_stub->fib6_update_sernum(net, f6i);
}static const struct ipv6_stub ipv6_stub_impl = {....fib6_update_sernum = fib6_update_sernum_stub,

缓存有效性检测

IPv6在缓存操作结构中注册了缓存检测函数ip6_dst_check。

static struct dst_ops ip6_dst_ops_template = {.family         =   AF_INET6,.gc         =   ip6_dst_gc,.gc_thresh      =   1024,.check          =   ip6_dst_check,

如下函数，如果路由缓存的序号不为空，直接由函数rt6_is_valid进行检查，参见以上的介绍，即对比其序号和命名空间中的序号是否相等。在缓存分配函数ip6_rt_pcpu_alloc中可见，配置了nexthop属性的路由信息，生成的路由缓存将初始化序号sernum字段。参见每处理器路由缓存。

对于路由信息（from）不为空，并且为每处理器缓存，或者位于rt6_uncached_list链表上的路由缓存，由函数rt6_dst_from_check校验缓存。否则，函数rt6_check进行校验。

static struct dst_entry *ip6_dst_check(struct dst_entry *dst, u32 cookie)
{struct dst_entry *dst_ret;struct fib6_info *from;struct rt6_info *rt;rt = container_of(dst, struct rt6_info, dst);if (rt->sernum)return rt6_is_valid(rt) ? dst : NULL;rcu_read_lock();/* All IPV6 dsts are created with ->obsolete set to the value* DST_OBSOLETE_FORCE_CHK which forces validation calls down into this function always.*/from = rcu_dereference(rt->from);if (from && (rt->rt6i_flags & RTF_PCPU || unlikely(!list_empty(&rt->rt6i_uncached))))dst_ret = rt6_dst_from_check(rt, from, cookie);elsedst_ret = rt6_check(rt, from, cookie);rcu_read_unlock();return dst_ret;

对于函数rt6_dst_from_check，其主要由fib6_check进行处理。

static struct dst_entry *rt6_dst_from_check(struct rt6_info *rt, struct fib6_info *from, u32 cookie)
{if (!__rt6_check_expired(rt) && rt->dst.obsolete == DST_OBSOLETE_FORCE_CHK &&fib6_check(from, cookie))return &rt->dst;elsereturn NULL;
}

由路由缓存依据的路由信息中取出其路由节点中的序号（fn_sernum），其赋值给rt_cookie，比较其与参数cookie是否相等，为真表明是我们要的结果。

static bool fib6_check(struct fib6_info *f6i, u32 cookie)
{u32 rt_cookie = 0;if (!fib6_get_cookie_safe(f6i, &rt_cookie) || rt_cookie != cookie)return false;if (fib6_check_expired(f6i)) return false;return true;
}
static inline bool fib6_get_cookie_safe(const struct fib6_info *f6i, u32 *cookie)
{       struct fib6_node *fn;bool status = false;fn = rcu_dereference(f6i->fib6_node);if (fn) {*cookie = fn->fn_sernum;/* pairs with smp_wmb() in fib6_update_sernum_upto_root() */smp_rmb();status = true;}return status;

再来看一下rt6_check函数，其在缓存的from为空，或者非每处理器路由缓存，非rt6i_uncached链表缓存时使用。对于from为空的情况，说明缓存对应的路由信息已经释放，此缓存不在有效。之后的处理逻辑与以上函数fib6_check完全相同，区别仅在于返回值类型。

static struct dst_entry *rt6_check(struct rt6_info *rt, struct fib6_info *from, u32 cookie)
{u32 rt_cookie = 0;if (!from || !fib6_get_cookie_safe(from, &rt_cookie) || rt_cookie != cookie)return NULL;if (rt6_check_expired(rt))return NULL;return &rt->dst;
}

内核版本 5.10