Linux内核协议栈IP报文的上送转发及下发

时间：2022-01-21 11:08:17

这里主要分析在网络功能简单配置，且报文正常的情况下，报文的处理过程。

网卡接收到IP报文，经过一些执行路径后，最终进入ip_rcv做处理。 

ip_rcv在网络功能简单配置，且报文正常的情况下，就是简单的通过ip_rcv_finish完成后续的全部处理工作。

ip_rcv_finish通过查找路由，为此报文找到一个dst_entry，然后即由skb_dst(skb)->input(skb);完成后续全部工作。

dst_entry来自查找到的路由表目。既然后续的处理，都由此dst_entry完成。那么dst_entry会将报文带到什么处理流程上去呢？

只有找到dst_entry初始化的代码，才能看出线索了。

先来看看普通的路由转发对应的dst_entry是怎么初始化的，代码在net/ipv4/route.c中的__mkroute_input中。

(生成路由条目的完整的函数调用链是ip_route_input_common-)ip_route_input_slow-)ip_mkroute_input-)__mkroute_input)，

这里贴出__mkroute_input中的一部分代码。

	rth = rt_dst_alloc(IN_DEV_CONF_GET(in_dev, NOPOLICY),
			   IN_DEV_CONF_GET(out_dev, NOXFRM));

	rth->rt_key_dst	= daddr;
	rth->rt_dst	= daddr;
	rth->rt_tos	= tos;
	rth->rt_mark    = skb->mark;
	rth->rt_key_src	= saddr;
	rth->rt_src	= saddr;
	rth->rt_gateway	= daddr;
	rth->rt_route_iif = in_dev->dev->ifindex;
	rth->rt_iif 	= in_dev->dev->ifindex;
	rth->dst.dev	= (out_dev)->dev;
	dev_hold(rth->dst.dev);
	rth->rt_oif 	= 0;
	rth->rt_spec_dst= spec_dst;

	rth->dst.input = ip_forward;
	rth->dst.output = ip_output;

可见对应的input是ip_forward。

另外，如果报文的目的ip是本机地址，则查路由的过程中，ip_route_input_slow内部会将dst.input修改为ip_local_deliver。

ip_local_deliver的功能是将报文传递给上层协议，如udp、tcp等。



我们这里看转发的这一支。

假设内核没有配置XFRM安全框架，那么ip_forward就是调用ip_forward_finish完成报文转发。

后续代码，就是调用skb_dst(skb)->output(skb)完成转发。

再结合前面贴的__mkroute_input中的代码，得知skb_dst(skb)->output就是ip_output。

接下来，直接给出后续的调用链算了：

ip_finish_output

ip_finish_output2

dst->neighbour->output

dst->neighbour->output会是什么函数呢。这又涉及到dst->neighbour的初始化。

他是通过如下调用链初始化的。

ip_mkroute_input-)rt_intern_hash-)arp_bind_neighbour

neighbour->output又是怎么初始化的呢，具体参考 arp_constructor函数。

通过参考net/ethernet/eth.c中的如下代码，可以知道neigh->ops = &arp_hh_ops;

const struct header_ops eth_header_ops ____cacheline_aligned = {
	.create		= eth_header,
	.parse		= eth_header_parse,
	.rebuild	= eth_rebuild_header,
	.cache		= eth_header_cache,
	.cache_update	= eth_header_cache_update,
};

/**
 * ether_setup - setup Ethernet network device
 * @dev: network device
 * Fill in the fields of the device structure with Ethernet-generic values.
 */
void ether_setup(struct net_device *dev)
{
	dev->header_ops		= ð_header_ops;
	dev->type		= ARPHRD_ETHER;
	dev->hard_header_len 	= ETH_HLEN;
	dev->mtu		= ETH_DATA_LEN;
	dev->addr_len		= ETH_ALEN;
	dev->tx_queue_len	= 1000;	/* Ethernet wants good queues */
	dev->flags		= IFF_BROADCAST|IFF_MULTICAST;

	memset(dev->broadcast, 0xFF, ETH_ALEN);

}

好了，接下来的函数，就是

neigh_resolve_output

dev_queue_xmit

__dev_xmit_skb


最后，再来看看本机产生的ip报文的外发。

应用程序的数据，通过系统调用送到socket之后，如何发送出去的呢？
这里从tcp_transmit_skb看起，此函数调用如下的函数进行发送。
icsk->icsk_af_ops->queue_xmit
icsk_af_ops = &ipv4_specific，因此，icsk->icsk_af_ops->queue_xmit就是ip_queue_xmit。
ip_queue_xmit查个路由，为此报文找到一个dst_entry，然后通过skb_dst(skb)->output(skb)将报文发送出去。
从__mkroute_input得知，dst.output = ip_output。
因此，接下来的调用链为
 ip_output
ip_finish_output
ip_finish_output2

接下来的事，就和转发基本一样了，都是neighbour层的事了。

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