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LInux下桥接模式详解二

上篇文章导入博客园的比较早,而这篇自己在写的时候才发现内部复杂的很,以至于没能按时完成,造成两篇文章的间隔时间有点长!

话不多说,言归正传!

前面的文章介绍了桥接模式下的基础理论知识,其实本节想结合LInux源代码分析下桥接模式下的数据包的转发流程,但是看了源码才发现,这部分内容太多,非一篇文章可以描述的清楚的,所以决定本篇文章主要介绍下linux网络相关的主要结构体,以及各个结构之间的关当一个网络数据包来到host的物理网卡,由于此时网卡已经是混杂模式,所以此数据包的目的地不一定就是host本身。那么此时网卡的   设备控制器就会向host的APIC发送中断信号。CPU收到中断信号后,会自动进入处理该中断的流程,调用IDT中网卡驱动注册的中断处理函数进行处理。

而最终数据包会__netif_receive_skb_core函数进行处理,在进入此函数之前,我们有必要了解下相关的数据结构。
struct net_device 网络设备结构,这里只列举了和我们要分析的相关的信息
 1 struct net_device{ 2   …… 3   unsigned long    state; 4  5   …… 6   unsigned int    flags;    /* interface flags (a la BSD)    */ 7   unsigned int    priv_flags; /* Like ‘flags‘ but invisible to userspace. 8  9   ……10   11   #if IS_ENABLED(CONFIG_VLAN_8021Q)12   struct vlan_info __rcu    *vlan_info;    /* VLAN info */13   #endif14 15   ……16   unsigned char *dev_addr17   rx_handler_func_t __rcu *rx_handler;18   void __rcu    *rx_handler_data;19 20   …… 21 22 }23

 net_device结构代表一个网络设备,每一个物理网卡还有linux内部都有一个独立的net_device结构与之对应。

state表示设备的状态

flag表示设备的特性,而priv_flag则表示设备的私有特性,对用户空间是不可见的。

dev_addr表示设备的mac地址

rx_handler代表一个钩子函数,在网卡混杂模式开启时,此函数会被初始化成一个转发数据包的函数

rx_hander_data 代表前面函数的参数

struct sk_buff  应用层的数据包结构
 1 struct sk_buffer{ 2   struct sk_buff *next; 3   struct sk_buff    *prev; 4  5   …… 6  7   struct net_device *dev; 8  9   ……1115   __u16    transport_header;//传输层头部偏移16   __u16    network_header; //IP头部偏移17   __u16    mac_header;//MAC地址偏移18   /* These elements must be at the end, see alloc_skb() for details. */19   sk_buff_data_t    tail;20   sk_buff_data_t    end; 21   unsigned char    *head,//buffer header指针22                    *data; //数据指针23   unsigned int    truesize;24   atomic_t    users;25 26 }

 该结构是数据包逐层交付所必须的结构,其中Next和prev分别指向下一个和上一个buffer,dev表示这个buffer从哪个设备进入,data指向buffer的数据区,head指向buffer的最开始的头部,

mac_header是以太网头部到head指针的偏移,network_header是Ip数据包头部到head指针的偏移,transport_header是传送层头部到head指针的偏移,tail指向数据部分的结束,end指向buffer的结束。truesize是buffer实际的大小,user记录用户数,主要表明是否共享。

struct net_bridge 网桥结构
1 struct net_bridge{2 struct list_head port_list;//所有端口组成的链表头3 struct net_device    *dev; //对应的物理设备4 5 ……6 7 struct net_bridge_mdb_htable __rcu *mdb;8 ……9 }

 这是linux内部的网桥对应的结构,port_list连接网桥所有的端口,dev指向网桥的设备结构体,mdb指向网桥的组播数据库转发表

struct net_bridge_port 网桥端口结构
 1 struct net_bridge_port 2 { 3     struct net_bridge    *br; //对应的网桥 4     struct net_device    *dev; //端口对应的设备 5     struct list_head    list;  6     …… 7     u8 state; 8     ……   9     unsigned long flags;10     ……11     struct hlist_head mglist;12     ……  13 }

net_bridge_port结构对应于网桥的一个端口,state表明端口的状态,flags表明端口本身的特性,dev指向它关联的设备,br指向它attach的网桥,mglist连接所有port加入的组,flag记录了端口的某些特性,state表明了端口的某一个状态,如转发、学习等。

struct net_bridge_fdb_entry  网桥内部转发表表项
 1 struct net_bridge_fdb_entry 2 { 3     struct hlist_node        hlist; 4     struct net_bridge_port        *dst; 5  6     struct rcu_head            rcu; 7     unsigned long            updated; 8     unsigned long            used; 9     mac_addr            addr;10     unsigned char            is_local;11     unsigned char            is_static;12     __u16                vlan_id;13 };

 这是网桥内部转发表的表项,hlist表明表项作为一个节点存在于某张表中,这张表就是转发表。dst指向目的端口,addr是表项的mac地址,isLocal表明是否是本地端口,本地端口我猜想是网桥的数据流入端口,即当目的mac是本地端口表明这是发往本地的数据包;isstatic表明是否是静态地址,静态地址不能自动更新。

struct net_bridge_mdb_htable   /*组播组数据库转发表,该结构体将所有的组播组数据库转发项通过hash数组连接到一起*/
 1 struct net_bridge_mdb_htable 2 { 3   struct hlist_head    *mhash; 4   struct rcu_head    rcu; 5   struct net_bridge_mdb_htable    *old; 6   u32    size; 7   u32    max; 8   u32    secret; 9   u32    ver;10 };

 该结构表示一个组播数据库转发表,连接了所有的组播数据库转发项.size表示表的大小,max表示最大容量。

struct net_port_vlans 
 1 struct net_port_vlans { 2     u16                port_idx; 3     u16                pvid; 4     union { 5         struct net_bridge_port        *port; 6         struct net_bridge        *br; 7     }                parent; 8     struct rcu_head            rcu; 9     unsigned long            vlan_bitmap[BR_VLAN_BITMAP_LEN];10     unsigned long            untagged_bitmap[BR_VLAN_BITMAP_LEN];11     u16                num_vlans;12 };
struct net_bridge_mdb_entry  
struct net_bridge_mdb_entry{       struct hlist_node            hlist[2];       struct hlist_node            mglist;       struct net_bridge           *br;//       struct net_bridge_port_group *ports;//       struct rcu_head                     rcu;       struct timer_list             timer;//组播组数据库项失效定时器,若超时,则会将该组播端口从组播组数据库项的组播端口列表中删除       struct timer_list             query_timer;//查询定时       __be32                         addr;//组播组地址       u32                       queries_sent;};
struct net_bridge_port_group 
1 struct net_bridge_port_group {2     struct net_bridge_port        *port;3     struct net_bridge_port_group __rcu *next;4     struct hlist_node        mglist;5     struct rcu_head            rcu;6     struct timer_list        timer;7     struct br_ip            addr;8     unsigned char            state;9 };

 这是用于组播的组结构,一个组绑定一个组播地址addr,next指向下一个组播组,port指向组的端口,timer是定时器,mgList用于连接一个端口加入的所有的group,表头保存在port结构里

struct mac_addr  MAC地址结构
1 struct mac_addr2 {3     unsigned char    addr[6];4 };

 可以看到内核中MAC地址用6个字节表示

 牵扯到的几个结构基本都在这里了,里面好多变量我也不是很清楚,有说错的地方还请老师们多多指正!!下一篇就结合源代码分析具体的数据包处理流程了

 

LInux下桥接模式详解二