Linux内核分析 - 网络[四补]：路由表补充

内核版本：2.6.34
      前篇路由表http://blog.csdn.net/qy532846454/article/details/6423496说明了路由表的结构及路由表的创建。下面是一些路由表的使用的细枝末节，作补充说明。
      路由可以分为两部分：路由缓存(rt_hash_table)和路由表()
      路由缓存顾名思义就是加速路由查找的，路由缓存的插入是由内核控制的，而非人为的插入，与之相对比的是路由表是人为插入的，而非内核插入的。在内核中，路由缓存组织成rt_hash_table的结构。

下面是一段IP层协议的代码段[net/ipv4/route.c]，传入IP层的协议在查找路由时先在路由缓存中查找，如果已存在，则skb_dst_set(skb, &rth->u.dst)并返回；否则在路由表中查询。

[cpp] view plaincopy

hash = rt_hash(daddr, saddr, iif, rt_genid(net));
rcu_read_lock();
for (rth = rcu_dereference(rt_hash_table[hash].chain); rth;
rth = rcu_dereference(rth->u.dst.rt_next)) {
if (((rth->fl.fl4_dst ^ daddr) |
(rth->fl.fl4_src ^ saddr) |
(rth->fl.iif ^ iif) |
rth->fl.oif |
(rth->fl.fl4_tos ^ tos)) == 0 &&
rth->fl.mark == skb->mark &&
net_eq(dev_net(rth->u.dst.dev), net) &&
!rt_is_expired(rth)) {
dst_use(&rth->u.dst, jiffies);
RT_CACHE_STAT_INC(in_hit);
rcu_read_unlock();
skb_dst_set(skb, &rth->u.dst);
return 0;
}
RT_CACHE_STAT_INC(in_hlist_search);
}
rcu_read_unlock();

在ip_route_input()中查询完陆由缓存后会处理组播地址，如果是组播地址，则下面判断会成功：ipv4_is_multicast(daddr)。
然后执行ip_route_input_mc()，它的主要作用就是生成路由缓存项rth，并插入缓存。rth的生成与初始化只给出了input函数的，其它略去了，可以看出组播报文会通过ip_local_deliver()继续向上传递。

[cpp] view plaincopy

rth->u.dst.input= ip_local_deliver;
hash = rt_hash(daddr, saddr, dev->ifindex, rt_genid(dev_net(dev)));
return rt_intern_hash(hash, rth, NULL, skb, dev->ifindex);

路由表又可以分为两个：RT_TABLE_LOCAL和RT_TABLE_MAIN
        RT_TABLE_LOCAL存储目的地址是本机的路由表项，这些目的地址就是为各个网卡配置的IP地址；
        RT_TABLE_MAIN存储到其它主机的路由表项；
      显然，RT_TABLE_MAIN路由表只有当主机作为路由器时才有作用，一般主机该表是空的，因为主机不具有转发数据包的功能。RT_TABLE_LOCAL对主机就足够了，为各个网卡配置的IP地址都会加入RT_TABLE_LOCAL中，如为eth1配置了1.2.3.4的地址，则RT_TABLE_LOCAL中会存在1.2.3.4的路由项。只有本地的网卡地址会被加入，比如lo、eth1。IP模块在初始化时ip_init() -> ip_rt_init() - > ip_fib_init()会注册notifier机制，当为网卡地址配置时会执行fib_netdev_notifier和fib_inetaddr_notifier，使更改反映到RT_TABLE_LOCAL中。

[cpp] view plaincopy

register_netdevice_notifier(&fib_netdev_notifier);
register_inetaddr_notifier(&fib_inetaddr_notifier);

而当在路由缓存中没有查找到缓存项时，会进行路由表查询，还是以IP层协议中的代码段为例[net/ipv4/route.c]，fib_lookup()会在MAIN和LOCAL两张表中进行查找。

[cpp] view plaincopy

if ((err = fib_lookup(net, &fl, &res)) != 0) {
if (!IN_DEV_FORWARD(in_dev))
goto e_hostunreach;
goto no_route;
}

如果主机配置成了支持转发，则无论在路由表中找到与否，都会生成这次查询的一个缓存，包括源IP、目的IP、接收的网卡，插入路由缓存中：

[cpp] view plaincopy

hash = rt_hash(daddr, saddr, fl.iif, rt_genid(net));
err = rt_intern_hash(hash, rth, NULL, skb, fl.iif);

不同的是，如果在路由表中查询失败，即数据包不是发往本机，也不能被本机转发，则会设置插入路由缓存的缓存项u.dst.input=ip_error，而u.dst.input即为IP层处理完后向上传递的函数，而ip_error()会丢弃数据包，被发送相应的ICMP错误报文。不在路由表中的路由项也要插入路由缓存，这可以看作路由学习功能，下次就可以直接在路由缓存中找到。

[cpp] view plaincopy

rth->u.dst.input= ip_error;
rth->u.dst.error= -err;
rth->rt_flags &= ~RTCF_LOCAL;

但如果主机不支持转发，即没有路由功能，则只有在找到时才会添加路由缓存项，都不会生成路由缓存项。这是因为在LOCAL表中没有找到，表明数据包不是发往本机的，此时缓存这样的路由项对于主机的数据包传输没有一点意义。它只需要知道哪些数据包是发给它的，其余的一律不管！

路由查询整合起来，就是由ip_route_input()引入，然后依次进行路由缓存和路由表查询，并对路由缓存进行更新。路由缓存在每个数据包到来时都可能发生更新，但路由表则不一样，只能通过RTM机制更新，LOCAL表是在网卡配置时更新的，MAIN表则是由人工插入的(inet_rtm_newroute)。
       ip_route_input()
         - 路由缓存查询
         - 路由表查询：ip_route_input_slow() -> fib_lookup()

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