Linux協議棧IP層的路由處理

寫在前面：
其實，這篇文章也不知道取什麼名字好，感覺什麼都沒講。唉。。。其實我的意圖是說明Linux協議棧IP層，對資料包的路由處理，比如說，如果有兩個網卡裝置，資料包該從哪裡走，等

等

。。。

首先，瞭解一下路由緩衝的概念：
雖然路由表項資料結構提供了相對快速的查詢程式，但是對於每一個IP資料包都運行這樣一個查詢程式的成本還是太高。基於這個原因，Linux核心還有一個路由緩衝，用於儲存最近轉寄查詢的結果，以使訪問更加快速。每一個轉寄操作都會首先詢問路由緩衝。只有在緩衝沒有的，才會查詢路由表項，而此查詢的結果立即被建立一條新的路由緩衝。
路由緩衝被用於減少路由表尋找的時間。路由緩衝的核心是與協議無關的目的緩衝（Protocol Independent Destination Cache），簡稱為DST。緩衝中與協議無關的（DST）部分是一組dst_entry資料結構。在sk_buff結構體中具體是struct dst_entry *dst，指向路由快取中的一條記錄，這說明它包含著有關報文進一步處理的資訊（比如，報文通過哪個網卡發送）或MAC前序，即MAC源和目的地址。

 

上面的圖是
The Linux Networking Architecture: Design and Implementation of
Network Protocols in the Linux Kernel  

Prentice Hall   August 01,
2004

的，我仔細有看來一下，發現有點不合適的地方，見我畫的紅色的部分。

下面結合這個圖，來說明。

IP包可以從三個方面進入Linux協議棧的IP層：
1 通過網卡接收資料分組，入口處是ip_rcv()函數
。
這部分可以看作是接收。
    首先，ip_rcv()函數進行一些IP協議工作：比如檢查包是否本地、包的尺寸大小、包的檢驗和等一些常規性的檢查；
    然後Netfilter鉤子啟用ip_rcv_finish()來進一步處理IP分組，比如分組交給誰。調用ip_route_input()函數，（根據IP地址、TOS、物理網路裝置等）查詢路由緩衝（如果沒有，這繼續尋找路由表。如果還沒有，就丟棄該分組），然後設定sk_buff的dst。根據dst，來決定資料包處理：轉寄ip_forward()、本地遞交ip_local_deliver()、出錯ip_error()；
2 上層協議介面，比如TCP/UDP等
。
這部分可以看作是發送。
    拿TCP來講，首先，ip_queue_xmit(skb)會檢查skb->dst路由資訊。如果沒有，比如通訊端的第一個包，就使用ip_route_output()選擇一個路由。接著，填充IP包的各個欄位，比如版本、包頭長度、TOS等。
    中間的一些分區等，參閱相關文檔；
    接下來就用ip_finish_ouput2設定鏈路層報文頭了。如果，鏈路層前序緩衝有（即hh不為空白），那就拷貝到skb裡。如果沒，那麼就調用neigh_resolve_output，使用ARP擷取。
3 IP層可以自己主動地產生IP包，比如ICMP或IGMP等。

總之，看來，無論是資料包的發生還是接受，佔據主導地位的是Linux的路由表，可以看到還包括硬體網卡地址（在路由表的最後一項）。

下面是OReilly.Understanding.Linux.Network.Internals.Dec.2005的一個圖，大家可以參考一下的。