目的入口(dst_entry)
最终生成的IP数据报的路由称为目的入口(dst_entry),目的入口反映了相邻的外部主机在主机内部的一种“映象”,目的入口在内核中的定义如下:
struct dst_entry
{
struct dst_entry *next;
atomic_t __refcnt;
int __use;
struct dst_entry *child;
struct net_device *dev;
short error;
short obsolete;
int flags;
#define DST_HOST 1
#define DST_NOXFRM 2
#define DST_NOPOLICY 4
#define DST_NOHASH 8
#define DST_BALANCED 0x10
unsigned long lastuse;
unsigned long expires;
unsigned short header_len;
unsigned short trailer_len;
u32 metrics[RTAX_MAX];
struct dst_entry *path;
unsigned long rate_last;
unsigned long rate_tokens;
struct neighbour *neighbour;
struct hh_cache *hh;
struct xfrm_state *xfrm;
int (*input)(struct sk_buff*);
int (*output)(struct sk_buff*);
#ifdef CONFIG_NET_CLS_ROUTE
__u32 tclassid;
#endif
struct dst_ops *ops;
struct rcu_head rcu_head;
char info[0];
};
__refcnt是目的入口的引用计数,创建成功后即设为1。__use是一个统计数值,该目的入口被使用一次(发送一个IP数据报),__use就加1。
dev是该路由的输出网络设备接口,flags是标志位,其取值可以是DST_HOST,DST_NOXFRM,DST_NOPOLICY,DST_NOHASH,DST_BALANCED(用在路由有多路径的情况下)。
lastuse是一个时间值,每次目的入口被用于发送IP数据报,就将该值设置为当前系统时间值。该值被用于几个地方,路由缓存表 myrt_hash_table是一个很大的数组(依据系统的内存大小而定),每一项都是一个struct rtable的链表,当要往缓存表的某一个链表中插入一个新的struct rtable时,如果这个链表的长度已经超出ip_rt_gc_elasticity(值为8),则需要删掉一个当前使用价值最低的,已保持链表长度的平 衡。函数rt_score就是用于为每个struct rtable计算价值分数,分数是一个32位值,最高位表示非常有价值,当struct rtable的成员rt_flags上有标志RTCF_REDIRECTED或RTCF_NOTIFY,或者目的入口的超时时间未到时,置该位,次高位价 值次之,余下的30位由lastuse决定,该目的入口距上次使用时间越长,价值越低。另外,用于在rt_may_expire函数中判断一个 struct rtable是否超时。
expires是一个超时时间值,定时器rt_periodic_timer定期扫描路由缓存表rt_hash_table,如果发现expires值为0,或者小于当前系统时间值,并符合其它超时条件,则把该路由从缓存表中删除。
neighbour是为该路由绑定的邻居节点,详细分析见arp部分。
hh是硬件头缓存,ARP解析得到的邻居的mac地址缓存在这里,再次发送IP数据报的时候,就不需要再到ARP缓存中去取硬件头。
input和output分别是该目的入口的输入和输出函数。
前面讲到通过在一张路由表(struct fib_table)中,根据查询路由的目的IP地址(key)在其路由哈希表(struct fn_hash)中找到一个路由域(struct fn_zone),并在路由域中匹配到一个key相等的路由节点(struct fib_node),取其路由别名(struct fib_alias)和路由信息(struct fib_info),生成一个路由查询结果(struct fib_result)。
路由查询结果还不能直接供发送IP数据报使用,接下来,还必须根据这个查询结果生成一个路由目的入口(dst_entry),根据目的入口才可以发送IP 数据报,目的入口用结构体struct dst_entry表示,在实际使用时,还在它的外面包装了一层,形成一个结构体struct rtable。struct rtable的定义如下:
struct rtable
{
union{
struct dst_entry dst;
struct rtable *rt_next;
}u;
struct in_device *idev;
unsigned rt_flags;
__u16 rt_type;
__u16 rt_multipath_alg;
__u32 rt_dst;
__u32 rt_src;
int rt_iif;
__u32 rt_gateway;
struct flowi fl;
__u32 rt_spec_dst;
struct inet_peer *peer;
};
rt_flags是一组标志位,按目的入口查询的执行顺序:如果路由使用本地环回接口,则rt_flags上加标志RTCF_LOCAL,如果路由结果类 型是广播,则加标志RTCF_BROADCAST和RTCF_LOCAL,如果结果是组播,则加标志RTCF_MULTICAST和 RTCF_LOCAL,该标志最终决定了目的入口使用哪一个IP数据报输入函数和输出函数,如果是RTCF_LOCAL,则使用输入函数 ip_local_deliver,如果是RTCF_BROADCAST或RTCF_MULTICAST,并且带有RTCF_LOCAL标志,并且输出设 备不是环回接口设备,则使用输出函数ip_mc_output,否则使用输出函数ip_output。
rt_type是路由类型,如果路由是LOOPBACK,则置类型为RTN_LOCAL,单播路由类型为RTN_UNICAST,如果目的地址为 0xFFFFFFFF,则路由类型为RTN_BROADCAST,如果目的地址是组播地址,则路由类型为RTN_MULTICAST。rt_type跟 rt_flags关系比较密切。
rt_multipath_alg跟路由多路径相关,暂时略过。rt_dst是路由的目的地址,rt_src是路由的源地址,rt_iif是路由的输入设备接口的索引号。rt_gateway是路由网关的IP地址。
在试验环境中,网络设备接口mylo的IP地址是127.10.0.1,它在内核中的表示是struct net_device myloopback_dev,测试程序往IP地址127.10.0.1发送DUMMY协议的数据报,协议栈为其生成的路由目的入口如下:
the dst_entry:
the dev name: mylo
the error: 0
the obsolete: 0
the flag: DST_HOST
expires: 0, now: 110343
header len: 0
rt_flag: RTCF_LOCAL
rt_type: RTN_LOCAL
rt_dst: 127.10.0.1
rt_src: 127.10.0.1
rt_iif: 4
rt_gateway: 127.10.0.1
rt_spec_dst: 127.10.0.1
试验环境中的网络设备接口eth0的IP地址是172.16.48.2,测试程序往该IP地址所在子网内的IP地址172.16.48.1发送DUMMY协议的数据报,协议栈为其生成的路由目的入口如下:
the dst_entry:
the dev name: eth0
the error: 0
the obsolete: 0
the flag: DST_HOST
expires: 0, now: 850858
header len: 0
rt_flag: 0
rt_type: RTN_UNICAST
rt_dst: 172.16.48.1
rt_src: 172.16.48.2
rt_iif: 2
rt_gateway: 172.16.48.1
rt_spec_dst: 172.16.48.2
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