linux内核等价多路径路由,Linux内核分析

linux内核等价多路径路由,Linux内核分析 - 网络[四]：路由表

路由表的创建

inet_init() -> ip_init() -> ip_fib_init() -> fib_net_init() -> ip_fib_net_init()[net\ipv4\fib_frontend.c]

首先为路由表分配空间，这里的每个表项hlist_head实际都会链接一个单独的路由表，FIB_TABLE_HASHSZ表示了分配多少个路由表，一般情况下至少有两个–LOCAL和MAIN。注意这里仅仅是表头的空间分配，还没有真正分配路由表空间。

net->ipv4.fib_table_hash = kzalloc(

sizeof(struct hlist_head)*FIB_TABLE_HASHSZ, GFP_KERNEL);

ip_fib_net_init() -> fib4_rules_init()，这里真正分配了路由表空间

local_table = fib_hash_table(RT_TABLE_LOCAL);

main_table= fib_hash_table(RT_TABLE_MAIN);

然后将local和main表链入之前的fib_table_hash中

hlist_add_head_rcu(&local_table->tb_hlist,

&net->ipv4.fib_table_hash[TABLE_LOCAL_INDEX]);

hlist_add_head_rcu(&main_table->tb_hlist,

&net->ipv4.fib_table_hash[TABLE_MAIN_INDEX]);

最终生成结构如图，LOCAL表位于fib_table_hash[0]，MAIN表位于fib_table_hash[1]；两张表通过结构tb_hlist链入链表，而tb_id则标识了功能，255是LOCAL表，254是MAIN表。

关于这里的struct fn_hash，它表示了不同子网掩码长度的hash表[即fn_zone]，对于ipv4，从0~32共33个。而fn_hash的实现则是fib_table的最后一个参数unsigned char tb_data[0]。

注意到这里fn_zone还只是空指针，我们还只完成了路由表初始化的一部分。在启动阶段还会调用inet_rtm_newroute() -> fib_table_insert() -> fn_new_zone() [fib_hash.c]来创建fn_zone结构，前面已经讲过，fn_zone一共有33个，其中掩码长度为0[/0]表示为默认路由，fn_zone可以理解为相同掩码的地址集合。

首先为fn_zone分配空间

struct fn_zone *fz = kzalloc(sizeof(struct fn_zone), GFP_KERNEL);

传入参数z代表掩码长度，z = 0的掩码用于默认路由，一般只有一个，所以fz_divisor只需设为1；其它设为16；这里要提到fz_divisor的作用，fz->fz_hash并不是个单链表，而是一个哈希表，而哈希表的大小就是fz_divisor。

if (z) {

fz->fz_divisor = 16;

} else {

fz->fz_divisor = 1;

}

fz_hashmask实际是用于求余数的，当算出hash值，再hash & fz_hashmask就得出了在哈希表的位置；而fz_hash就是下一层的哈希表了，前面已经提过路由表被多组分层了，这里fz_hash就是根据fz_divisor大小来创建的；fz_order就是子网掩码长度；fz_mask就是子网掩码。

fz->fz_hashmask = (fz->fz_divisor - 1);

fz->fz_hash = fz_hash_alloc(fz->fz_divisor);

fz->fz_order = z;

fz->fz_mask = inet_make_mask(z);

从子网长度大于新添加fz的fn_zone中挑选一个不为空的fn_zones[i]，将新创建的fz设成fn_zones[i].next；然后将fz根据掩码长度添加到fn_zones[]中相应位置；fn_zone_list始终指向掩码长度最长的fn_zone。

for (i=z+1; i<=32; i++)

if (table->fn_zones[i])

break;

if (i>32) {

fz->fz_next = table->fn_zone_list;

table->fn_zone_list = fz;

} else {

fz->fz_next = table->fn_zones[i]->fz_next;

table->fn_zones[i]->fz_next = fz;

}

table->fn_zones[z] = fz;

这里的fn_hash是数组与链表的结合体，看下fn_hash定义

struct fn_hash {

struct fn_zone*fn_zones[33];

struct fn_zone*fn_zone_list;

};

fn_hash包含33数组元素，每个元素存放一定掩码长度的fn_zone，其中fn_zone[i]存储掩码长度为i。而fn_zone通过内部属性fz_next又彼此串连起来，形成单向链表，其中fn_zone_list可以看作链表头，而这里链表的组织顺序是倒序的，即从掩码长到短。

到这里，fz_hash所分配的哈希表还没有插入内容，这部分为fib_insert_node()完成。

inet_rtm_newroute() -> fib_table_insert() -> fib_insert_node() [net\ipv4\fib_hash.c]

这里f是fib_node，可以理解为具有相同网络地址的路由项集合。根据fn_key(网络地址)和fz(掩码长度)来计算hash值，决定将f插入fz_hash的哪个项。

struct hlist_head *head = &fz->fz_hash[fn_hash(f->fn_key, fz)];

hlist_add_head(&f->fn_hash, head);

}

如何fib_node还不存在，则会创建它，这里的kmem_cache_zalloc()其实就是内存分配

new_f = kmem_cache_zalloc(fn_hash_kmem, GFP_KERNEL);

if (new_f == NULL)

goto out;

INIT_HLIST_NODE(&new_f->fn_hash);

INIT_LIST_HEAD(&new_f->fn_alias);

new_f->fn_key = key;

f = new_f;

路由表最后一层是fib_info，具体的路由信息都存储在此，它由fib_create_info()创建。

首先为fib_info分配空间，由于fib_info的最后一个属性是struct fib_nh fib_nh[0]，因此大小是fib_info + nhs * fib_nh，这里的fib_nh代表了下一跳(next hop)的信息，nhs代表了下一跳的数目，一般情况下nhs=1，除非配置了支持多路径。

fi = kzalloc(sizeof(*fi)+nhs*sizeof(struct fib_nh), GFP_KERNEL);

设置fi的相关属性

fi->fib_net = hold_net(net);

fi->fib_protocol = cfg->fc_protocol;

fi->fib_flags = cfg->fc_flags;

fi->fib_priority = cfg->fc_priority;

fi->fib_prefsrc = cfg->fc_prefsrc;

fi->fib_nhs = nhs;

使fi后面所有的nh->nh_parent指向fi，设置后如图所示

change_nexthops(fi) {

nexthop_nh->nh_parent = fi;

} endfor_nexthops(fi)