当前位置:Linux教程 - Linux综合 - Linux网桥源码框架分析初探

Linux网桥源码框架分析初探

  今天处理网桥的STP的问题遇到了麻烦,对这个东东理论的倒是看了不少,没有真真学习到它的源理,来看Linux的实现,手头没有资料,看了两个钟头,只把网桥的框架结构看完,所以想先贴出来,希望有研究这块的大哥们讨论,继续把它写完,九贱好学习一下: 版本:Linux 2.4.18 一、调用 在src/net/core/dev.c的软中断函数static void net_rx_action(strUCt softirq_action *h)中: line 1479 #if defined(CONFIG_BRIDGE) defined(CONFIG_BRIDGE_MODULE) if (skb->dev->br_port != NULL && br_handle_frame_hook != NULL) { handle_bridge(skb, pt_prev); dev_put(rx_dev); continue; } #endif 如果定义了网桥或网桥模块,则由handle_bridge函数处理 skb->dev->br_port :接收该数据包的端口是网桥端口组的一员 br_handle_frame_hook :定义了网桥处理函数 二、初始化 src/net/bridge/br.c: static int __init br_init(void) { printk(KERN_INFO "NET4: Ethernet Bridge 008 for NET4.0\n"; br_handle_frame_hook = br_handle_frame; br_ioctl_hook = br_ioctl_deviceless_stub; #if defined(CONFIG_ATM_LANE) defined(CONFIG_ATM_LANE_MODULE) br_fdb_get_hook = br_fdb_get; br_fdb_put_hook = br_fdb_put; #endif register_netdevice_notifier(&br_device_notifier); return 0; } 初始化函数指明了网桥的处理函数是br_handle_frame ioctl处理函数是:br_ioctl_deviceless_stub 三、br_handle_frame(br_input.c) /*网桥处理函数*/ void br_handle_frame(struct sk_buff *skb) { struct net_bridge *br; unsigned char *dest; struct net_bridge_port *p; /*获取目的MAC地址*/ dest = skb->mac.ethernet->h_dest; /*skb->dev->br_port用于指定接收该数据包的端口,若不是属于网桥的端口,则为NULL*/ p = skb->dev->br_port; if (p == NULL) /*端口不是网桥组端口中*/ goto err_nolock; /*本端口所属的网桥组*/ br = p->br; /*加锁,因为在转发中需要读CAM表,所以必须加读锁,避免在这个过程中另外的内核控制路径(如多处理机上另外一个CPU上的系统调用)修改CAM表*/ read_lock(&br->lock); if (skb->dev->br_port == NULL) /*前面判断过的*/ goto err; /*br->dev是网桥的虚拟网卡,如果它未UP,或网桥DISABLED,p->state实际上是桥的当前端口的STP计算判断后的状态*/ if (!(br->dev.flags & IFF_UP) p->state == BR_STATE_DISABLED) goto err; /*源MAC地址为255.X.X.X,即源MAC是多播或广播,丢弃之*/
[1] [2] [3] [4] [5] [6] 下一页 

if (skb->mac.ethernet->h_source[0] & 1) goto err; /*众所周之,网桥之所以是网桥,比HUB更智能,是因为它有一个MAC-PORT的表,这样转发数据就不用广播,而查表定端口就可以了 每次收到一个包,网桥都会学习其来源MAC,添加进这个表。Linux中这个表叫CAM表(这个名字是其它资料上看的)。 如果桥的状态是LEARNING或FORWARDING(学习或转发),则学习该包的源地址skb->mac.ethernet->h_source, 将其添加到CAM表中,如果已经存在于表中了,则更新定时器,br_fdb_insert完成了这一过程*/ if (p->state == BR_STATE_LEARNING p->state == BR_STATE_FORWARDING) br_fdb_insert(br, p, skb->mac.ethernet->h_source, 0); /*STP协议的BPDU包的目的MAC采用的是多播目标MAC地址:从01-80-c2-00-00-00(Bridge_group_addr:网桥组多播地址)开始 所以这里是如果开启了STP,而当前数据包又是一个BPDU (!memcmp(dest, bridge_ula, 5), unsigned char bridge_ula[6] = { 0x01, 0x80, 0xc2, 0x00, 0x00, 0x00 }, 则交由相应函数处理*/ if (br->stp_enabled && /* 这里只比较前5个字节,没有仔细研究过STP是使用了全部多播地址(从0 1 : 0 0 : 5 e : 0 0 : 0 0 : 0 0到0 1 : 0 0 : 5 e : 7 f : ff : ff。),还是只使用了一部份,这里看来似乎只是一部份,没去深究了*/ !memcmp(dest, bridge_ula, 5) && !(dest[5] & 0xF0)) /*01-80-c2-00-00-F0 是一个什么地址?为什么要判断呢?*/ goto handle_special_frame; /*处理钩子函数,然后转交br_handle_frame_finish函数继续处理*/ if (p->state == BR_STATE_FORWARDING) { NF_HOOK(PF_BRIDGE, NF_BR_PRE_ROUTING, skb, skb->dev, NULL, br_handle_frame_finish); read_unlock(&br->lock); return; } err: read_unlock(&br->lock); err_nolock: kfree_skb(skb); return; handle_special_frame: if (!dest[5]) { br_stp_handle_bpdu(skb); return; } kfree_skb(skb); } 四、br_handle_frame_finish static int br_handle_frame_finish(struct sk_buff *skb) { struct net_bridge *br; unsigned char *dest; struct net_bridge_fdb_entry *dst; struct net_bridge_port *p; int passedup; /*前面基本相同*/ dest = skb->mac.ethernet->h_dest; p = skb->dev->br_port; if (p == NULL) goto err_nolock; br = p->br; read_lock(&br->lock); if (skb->dev->br_port == NULL) goto err; passedup = 0; /*如果网桥的虚拟网卡处于混杂模式,那么每个接收到的数据包都需要克隆一份 送到AF_PACKET协议处理体(网络软中断函数net_rx_action中ptype_all链的处理)。*/ if (br->dev.flags & IFF_PROMISC) { struct sk_buff *skb2;
上一页 [1] [2] [3] [4] [5] [6] 下一页 

skb2 = skb_clone(skb, GFP_ATOMIC); if (skb2 != NULL) { passedup = 1; br_pass_frame_up(br, skb2); } } /*目的MAC为广播或多播,则需要向本机的上层协议栈传送这个数据包,这里有一个标志变量passedup 用于表示是否传送过了,如果已传送过,那就算了*/ if (dest[0] & 1) { br_flood_forward(br, skb, !passedup); if (!passedup) br_pass_frame_up(br, skb); goto out; } /*Linux中的MAC-PORT表是CAM表,这里根据目的地址来查表,以确定由哪个接口把包转发出去 每一个表项是通过结构struct net_bridge_fdb_entry来描述的: struct net_bridge_fdb_entry { struct net_bridge_fdb_entry *next_hash; //用于CAM表连接的链表指针 struct net_bridge_fdb_entry **pprev_hash; //为什么是pprev不是prev呢?还没有仔细去研究 atomic_t use_count; //此项当前的引用计数器 mac_addr addr; //MAC地址 struct net_bridge_port *dst; //此项所对应的物理端口 unsigned long ageing_timer; //处理MAC超时 unsigned is_local:1; //是否是本机的MAC地址 unsigned is_static:1; //是否是静态MAC地址 };*/ dst = br_fdb_get(br, dest); /*查询CAM表后,如果能够找到表项,并且目的MAC是到本机的虚拟网卡的,那么就需要把这个包提交给上层协议, 这样,我们就可以通过这个虚拟网卡的地址来远程管理网桥了*/ if (dst != NULL && dst->is_local) { if (!passedup) br_pass_frame_up(br, skb); else kfree_skb(skb); br_fdb_put(dst); goto out; } /*查到表了,且不是本地虚拟网卡的,转发之*/ if (dst != NULL) { br_forward(dst->dst, skb); br_fdb_put(dst); goto out; } /*如果表里边查不到,那么只好学习学习HUB了……*/ br_flood_forward(br, skb, 0); out: read_unlock(&br->lock); return 0; err: read_unlock(&br->lock); err_nolock: kfree_skb(skb); return 0; } 基本框架就是这样了,与那些讲网桥原理的书上讲的基本差不多…… 网桥之所以是网桥,主要靠这两个函数: br_fdb_insert br_fdb_get 一个学习,一个查表; 另外,支持STP,处理BPDU,需要用到函数br_stp_handle_bpdu 哪位有这三个函数的细节分析,可否送九贱一份,免得下午那么辛苦再去啃代码…… 扫了一下 br_fdb_insert,结构还是很清析,如果当前项已存在于hash表项中,则更新它(__fdb_possibly_replace),如果是新项,则插入,实际是一个双向链表的维护过程(__hash_link):
上一页 [1] [2] [3] [4] [5] [6] 下一页 

void br_fdb_insert(struct net_bridge *br, struct net_bridge_port *source, unsigned char *addr, int is_local) { struct net_bridge_fdb_entry *fdb; int hash; hash = br_mac_hash(addr); write_lock_bh(&br->hash_lock); fdb = br->hash[hash]; while (fdb != NULL) { if (!fdb->is_local && !memcmp(fdb->addr.addr, addr, ETH_ALEN)) { __fdb_possibly_replace(fdb, source, is_local); write_unlock_bh(&br->hash_lock); return; } fdb = fdb->next_hash; } fdb = kmalloc(sizeof(*fdb), GFP_ATOMIC); if (fdb == NULL) { write_unlock_bh(&br->hash_lock); return; } memcpy(fdb->addr.addr, addr, ETH_ALEN); atomic_set(&fdb->use_count, 1); fdb->dst = source; fdb->is_local = is_local; fdb->is_static = is_local; fdb->ageing_timer = jiffies; __hash_link(br, fdb, hash); write_unlock_bh(&br->hash_lock); } 同样,查表也是一个遍历链表,进行地址匹配的过程: struct net_bridge_fdb_entry *br_fdb_get(struct net_bridge *br, unsigned char *addr) { struct net_bridge_fdb_entry *fdb; read_lock_bh(&br->hash_lock); fdb = br->hash[br_mac_hash(addr)]; while (fdb != NULL) { if (!memcmp(fdb->addr.addr, addr, ETH_ALEN)) { if (!has_eXPired(br, fdb)) { atomic_inc(&fdb->use_count); read_unlock_bh(&br->hash_lock); return fdb; } read_unlock_bh(&br->hash_lock); return NULL; } fdb = fdb->next_hash; } read_unlock_bh(&br->hash_lock); return NULL; } 又看了一个函数,继续发上来: STP的处理函数 /* called under bridge lock */ void br_stp_handle_bpdu(struct sk_buff *skb) { unsigned char *buf; struct net_bridge_port *p; /*跳过DLC首部*/ buf = skb->mac.raw + 14; p = skb->dev->br_port; /*再次做判断*/
上一页 [1] [2] [3] [4] [5] [6] 下一页 

if (!p->br->stp_enabled memcmp(buf, header, 6)) { kfree_skb(skb); return; } /*BPDU包有两类,由TYPE字段标志,分为配置和TCN(Topology Change Notification,拓朴改变通告)*/ /*如果是配置类型*/ if (buf[6] == BPDU_TYPE_CONFIG) { /*内核中用struct br_config_bpdu描述一个BPDU包: struct br_config_bpdu { unsigned topology_change:1; //拓朴改变标志 unsigned topology_change_ack:1; //拓朴改变回应标志 bridge_id root; //根ID,用于会聚后的网桥网络中,所有配置 BPDU 中的该字段都应该具有相同值(同VLAN),又可分为两个 BID 子字段:网桥优先级和网桥 MAC 地址 int root_path_cost; //路径开销,通向有根网桥(Root Bridge)的所有链路的积累资本 bridge_id bridge_id; //创建当前 BPDU 的网桥 BID。对于单交换机(单个 VLAN)发送的所有 BPDU 而言,该字段值都相同,而对于交换机与交换机之间发送的 BPDU 而言,该字段值不同) port_id port_id; //端口ID,每个端口值都是唯一的。端口1/1值为0×8001,而端口1/2 值为0×8002。 int message_age; //记录 Root Bridge 生成当前 BPDU 起源信息的所消耗时间 int max_age; //保存 BPDU 的最长时间,也反映了拓朴变化通知(Topology Change Notification)过程中的网桥表生存时间情况 int hello_time; //指周期性配置 BPDU 间的时间 int forward_delay; //用于在 Listening 和 Learning 状态的时间,也反映了拓朴变化通知(Topology Change Notification)过程中的时间情况 }; 在这个结构中,bpdu包的三个字段没有包含在内: Protocol ID ― 协议字段,恒为0。 Version ― 版本字段,恒为0。 Type ― 决定该帧中所包含的两种 BPDU 格式类型(配置 BPDU 或 TCN BPDU)。 上面用buf[6]直接访问了,这是 因为bpdu之前,还有三个字节的LLC头,再加上ProtocolID(2字节),VersionID(1字节),3+2+1,所以是buf[6] 这是标准的802.3封包方式,与以太网封包略有不同,参见《tcp/ip详解卷一》第二章的第二页的最上面那张图(记得是) */ struct br_config_bpdu bpdu; /*一个辛苦的解包过程……*/ bpdu.topology_change = (buf[7] & 0x01) ? 1 : 0; bpdu.topology_change_ack = (buf[7] & 0x80) ? 1 : 0; bpdu.root.prio[0] = buf[8]; bpdu.root.prio[1] = buf[9]; bpdu.root.addr[0] = buf[10]; bpdu.root.addr[1] = buf[11]; bpdu.root.addr[2] = buf[12]; bpdu.root.addr[3] = buf[13]; bpdu.root.addr[4] = buf[14]; bpdu.root.addr[5] = buf[15]; bpdu.root_path_cost =
上一页 [1] [2] [3] [4] [5] [6] 下一页 

(buf[16] << 24) (buf[17] << 16) (buf[18] << buf[19]; bpdu.bridge_id.prio[0] = buf[20]; bpdu.bridge_id.prio[1] = buf[21]; bpdu.bridge_id.addr[0] = buf[22]; bpdu.bridge_id.addr[1] = buf[23]; bpdu.bridge_id.addr[2] = buf[24]; bpdu.bridge_id.addr[3] = buf[25]; bpdu.bridge_id.addr[4] = buf[26]; bpdu.bridge_id.addr[5] = buf[27]; bpdu.port_id = (buf[28] << buf[29]; bpdu.message_age = br_get_ticks(buf+30); bpdu.max_age = br_get_ticks(buf+32); bpdu.hello_time = br_get_ticks(buf+34); bpdu.forward_delay = br_get_ticks(buf+36); kfree_skb(skb); br_received_config_bpdu(p, &bpdu); /*调用配置函数*/ return; } /*如果是TCN类型*/ if (buf[6] == BPDU_TYPE_TCN) { br_received_tcn_bpdu(p); /*调用TCN函数*/ kfree_skb(skb); return; } kfree_skb(skb); }

(出处:http://www.sheup.com)


上一页 [1] [2] [3] [4] [5] [6] 

bpdu.bridge_id.prio[0] = buf[20]; bpdu.bridge_id.prio[1] = buf[21]; bpdu.bridge_id.addr[0] = buf[22]; bpdu.bridge_id.addr[1] = buf[23]; bpdu.bridge_id.addr[2] = buf[24]; bpdu.bridge_id.addr[3] = buf[25]; bpdu.bridge_id.addr[4] = buf[26]; bpdu.bridge_id.addr[5] = buf[27]; bpdu.port_id = (buf[28] << buf[29]; bpdu.message_age = br_get_ticks(buf+30); bpdu.max_age = br_get_ticks(buf+32); bpdu.hello_time = br_get_ticks(buf+34); bpdu.forward_delay = br_get_ticks(buf+36); kfree_skb(skb); br_received_config_bpdu(p, &bpdu); /*调用配置函数*/ return; } /*如果是TCN类型*/ if (buf[6] == BPDU_TYPE_TCN) { br_received_tcn_bpdu(p); /*调用TCN函数*/ kfree_skb(skb); return; } kfree_skb(skb); }

(出处:http://www.sheup.com)


上一页 [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] 

这是标准的802.3封包方式,与以太网封包略有不同,参见《tcp/ip详解卷一》第二章的第二页的最上面那张图(记得是) */ struct br_config_bpdu bpdu; /*一个辛苦的解包过程……*/ bpdu.topology_change = (buf[7] & 0x01) ? 1 : 0; bpdu.topology_change_ack = (buf[7] & 0x80) ? 1 : 0; bpdu.root.prio[0] = buf[8]; bpdu.root.prio[1] = buf[9]; bpdu.root.addr[0] = buf[10]; bpdu.root.addr[1] = buf[11]; bpdu.root.addr[2] = buf[12]; bpdu.root.addr[3] = buf[13]; bpdu.root.addr[4] = buf[14]; bpdu.root.addr[5] = buf[15]; bpdu.root_path_cost = (buf[16] << 24) (buf[17] << 16) (buf[18] << buf[19]; bpdu.bridge_id.prio[0] = buf[20]; bpdu.bridge_id.prio[1] = buf[21]; bpdu.bridge_id.addr[0] = buf[22]; bpdu.bridge_id.addr[1] = buf[23]; bpdu.bridge_id.addr[2] = buf[24]; bpdu.bridge_id.addr[3] = buf[25]; bpdu.bridge_id.addr[4] = buf[26]; bpdu.bridge_id.addr[5] = buf[27]; bpdu.port_id = (buf[28] << buf[29]; bpdu.message_age = br_get_ticks(buf+30); bpdu.max_age = br_get_ticks(buf+32); bpdu.hello_time = br_get_ticks(buf+34); bpdu.forward_delay = br_get_ticks(buf+36); kfree_skb(skb); br_received_config_bpdu(p, &bpdu); /*调用配置函数*/ return; }
上一页 [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] 下一页 

/*如果是TCN类型*/ if (buf[6] == BPDU_TYPE_TCN) { br_received_tcn_bpdu(p); /*调用TCN函数*/ kfree_skb(skb); return; } kfree_skb(skb); }

(出处:http://www.sheup.com/)


上一页 [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9]