Linux内核分析 - 网络[四]:路由表

2014-11-24 08:54:33 ? 作者: ? 浏览: 0

路由表


在内核中存在路由表fib_table_hash和路由缓存表rt_hash_table。路由缓存表主要是为了加速路由的查找,每次路由查询都会先查找路由缓存,再查找路由表。这和cache是一个道理,缓存存储最近使用过的路由项,容量小,查找快速;路由表存储所有路由项,容量大,查找慢。


首先,应该先了解路由表的意义,下面是route命令查看到的路由表:


一条路由其实就是告知主机要到达一个目的地址,下一跳应该走哪里。比如发往192.168.22.3报文通过查路由表,会得到下一跳为192.168.123.254,再将其发送出去。在路由表项中,还有一个很重要的属性-scope,它代表了到目的网络的距离。


路由scope可取值:RT_SCOPE_UNIVERSE, RT_SCOPE_LINK, RT_SCOPE_HOST


在报文的转发过程中,显然是每次转发都要使到达目的网络的距离要越来越小或不变,否则根本到达不了目的网络。上面提到的scope很好的实现这个功能,在查找路由表中,表项的scope一定是更小或相等的scope(比如RT_SCOPE_LINK,则表项scope只能为RT_SCOPE_LINKRT_SCOPE_HOST)



路由缓存


路由缓存用于加速路由的查找,当收到报文或发送报文时,首先会查询路由缓存,在内核中被组织成hash表,就是rt_hash_table


static struct rt_hash_bucket *rt_hash_table __read_mostly; [net\ipv4\route.c]


通过ip_route_input()进行查询,首先是缓存操作时,通过[src_ip, dst_ip, iif,rt_genid]计算出hash


此时rt_hash_table[hash].chain就是要操作的缓存表项的链表,比如遍历该链表


因此,在缓存中查找一个表项,首先计算出hash值,取出这组表项,然后遍历链表,找出指定的表项,这里需要完全匹配[src_ip, dst_ip, iif, tos, mark, net],实际上struct rtable中有专门的属性用于缓存的查找键值 – struct flowi


当找到表项后会更新表项的最后访问时间,并取出dst



路由缓存的创建


其中rt_hash_mask表示表的大小,rt_hash_log = log(rt_hash_mask),创建后的结构如图所示:




路由缓存插入条目


函数rt_intern_hash()


要插入的条目是rt,相应散列值是hash,首先通过hash值找到对应的bucket


然后对bucket进行一遍查询,这次查询的目的有两个:如果是超时的条目,则直接删除;如果是与rt相同键值的条目,则删除并将rt插入头部返回。


在扫描一遍后,如rt还未存在,则将其插入头部


如果新插入rt满足一定条件,还要与ARP邻居表进行绑定


Hint:缓存的每个bucket是没有头结点的,单向链表,它所使用的插入和删除操作是值得学习的,简单实用。



路由缓存删除条目


rt_del()


要删除的条目是rt,相应散列值是hash,首先通过hash值找到对应的bucket,然后遍历,如果条目超时,或找到rt,则删除它。




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