策略路由之IPv4接口實現

在策略路由之初始化中有介紹過，每個協議族要支持策略路由，需要向策略路由框架註冊一個struct fib_rules_ops對象，對於AF_INET協議族，該對象是fib_rules_net_ops，該對象的核心是一組回調函數，這篇筆記就來具體分析下AF_INET協議族的這些核心回調函數的實現。

源代碼路徑	說明
net/core/fib_rules.c	策略路由非協議相關實現
net/ipv4/fib_rules.c	策略路由的IPv4實現
include/net/fib_rules.h	策略路由相關數據結構定義

1. fib_rules_ops對象

static struct fib_rules_ops fib4_rules_ops_template = {
	.family		= AF_INET,
	.rule_size	= sizeof(struct fib4_rule),
	.addr_size	= sizeof(u32),
	.action		= fib4_rule_action,
	.match		= fib4_rule_match,
	.configure	= fib4_rule_configure,
	.compare	= fib4_rule_compare,
	.fill		= fib4_rule_fill,
	.default_pref	= fib4_rule_default_pref,
	.nlmsg_payload	= fib4_rule_nlmsg_payload,
	.flush_cache	= fib4_rule_flush_cache,
	.nlgroup	= RTNLGRP_IPV4_RULE,
	.policy		= fib4_rule_policy,
	.owner		= THIS_MODULE,
};

2. 策略路由規則配置回調: fib4_rule_configure()

該回調在新增策略路由規則時被fib_nl_newrule()調用，它實現了AF_INET協議族相關字段的配置。

#define IPTOS_TOS_MASK		0x1E

static int fib4_rule_configure(struct fib_rule *rule, struct sk_buff *skb,
			       struct nlmsghdr *nlh, struct fib_rule_hdr *frh, struct nlattr **tb)
{
	struct net *net = skb->sk->sk_net;
	int err = -EINVAL;
	struct fib4_rule *rule4 = (struct fib4_rule *) rule;
	//校驗TOS，只有其中幾個bit爲1，其它必須爲0
	if (frh->tos & ~IPTOS_TOS_MASK)
		goto errout;
	//如果action是查詢某個路由表，但是又沒有指定路由表，那麼新建一個路由表，
	//指定查詢該表。這個邏輯好奇怪，爲什麼不是查詢main表或者default表呢
	if (rule->table == RT_TABLE_UNSPEC) {
		if (rule->action == FR_ACT_TO_TBL) {
			struct fib_table *table;

			table = fib_empty_table(net);
			if (table == NULL) {
				err = -ENOBUFS;
				goto errout;
			}
			rule->table = table->tb_id;
		}
	}
	//保存源IP和目的IP地址，以及掩碼
	if (frh->src_len)
		rule4->src = nla_get_be32(tb[FRA_SRC]);
	if (frh->dst_len)
		rule4->dst = nla_get_be32(tb[FRA_DST]);
	rule4->src_len = frh->src_len;
	rule4->srcmask = inet_make_mask(rule4->src_len);
	rule4->dst_len = frh->dst_len;
	rule4->dstmask = inet_make_mask(rule4->dst_len);
	rule4->tos = frh->tos;
	err = 0;
errout:
	return err;
}

3. 比較策略路由規則是否相同: fib4_rule_compare()

static int fib4_rule_compare(struct fib_rule *rule, struct fib_rule_hdr *frh,
			     struct nlattr **tb)
{
	struct fib4_rule *rule4 = (struct fib4_rule *) rule;
	//如果比較條件中包含了地址長度，則比較地址長度
	if (frh->src_len && (rule4->src_len != frh->src_len))
		return 0;
	if (frh->dst_len && (rule4->dst_len != frh->dst_len))
		return 0;
	//如果比較條件中包含了tos，則比較tos
	if (frh->tos && (rule4->tos != frh->tos))
		return 0;
	if (frh->src_len && (rule4->src != nla_get_be32(tb[FRA_SRC])))
		return 0;
	if (frh->dst_len && (rule4->dst != nla_get_be32(tb[FRA_DST])))
		return 0;
	//返回1表示相同，0表示不同
	return 1;
}

4. 比較查詢條件是否匹配策略路由規則: fib4_rule_match()

在路由查找過程中，會調用該函數檢查查詢條件（來源於數據包）和策略路由規則是否匹配，如果匹配，則執行action。

static int fib4_rule_match(struct fib_rule *rule, struct flowi *fl, int flags)
{
	struct fib4_rule *r = (struct fib4_rule *) rule;
	__be32 daddr = fl->fl4_dst;
	__be32 saddr = fl->fl4_src;
	//IP地址的比較，只關心掩碼指定的bit，只要這些bit相同，就認爲匹配
	if (((saddr ^ r->src) & r->srcmask) || ((daddr ^ r->dst) & r->dstmask))
		return 0;
	//策略路由規則如果沒有tos（爲0），那麼無條件匹配，否則需要相等
	if (r->tos && (r->tos != fl->fl4_tos))
		return 0;
	return 1;
}

4. 執行策略路由規則action: fib4_rule_action()

static int fib4_rule_action(struct fib_rule *rule, struct flowi *flp,
			    int flags, struct fib_lookup_arg *arg)
{
	int err = -EAGAIN;
	struct fib_table *tbl;
	//根據action類型，返回不同的錯誤碼。對於FR_ACT_TO_TBL，則查詢指定路由表
	switch (rule->action) {
	case FR_ACT_TO_TBL:
		break;
	case FR_ACT_UNREACHABLE:
		err = -ENETUNREACH;
		goto errout;
	case FR_ACT_PROHIBIT:
		err = -EACCES;
		goto errout;
	case FR_ACT_BLACKHOLE:
	default:
		err = -EINVAL;
		goto errout;
	}
	//根據路由表ID獲取路由表fib_table對象
	if ((tbl = fib_get_table(rule->fr_net, rule->table)) == NULL)
		goto errout;
	//執行路由表的查詢回調查詢路由。返回大於0則繼續按照下一條策略路由規則查詢；
	//等於0查詢成功；小於0爲查詢失敗，查詢失敗也是一種查詢成功結果，只是該結果
	//屬於路由失敗而已
	err = tbl->tb_lookup(tbl, flp, (struct fib_result *) arg->result);
	if (err > 0)
		err = -EAGAIN;
errout:
	return err;
}

5. 獲取默認優先級: fib4_rule_default_pref()

添加策略路由規則時，如果沒有指定優先級，那麼如果協議族提供了該回調，那麼會調用該函數獲取一個默認的優先級。

static u32 fib4_rule_default_pref(struct fib_rules_ops *ops)
{
	struct list_head *pos;
	struct fib_rule *rule;
	//找一個比當前最小的非零優先級小1的值作爲新增規則的優先級，即選一個除0以外，
	//離已使用優先級最接近的最高優先級
	if (!list_empty(&ops->rules_list)) {
		pos = ops->rules_list.next;
		if (pos->next != &ops->rules_list) {
			rule = list_entry(pos->next, struct fib_rule, list);
			if (rule->pref)
				return rule->pref - 1;
		}
	}
	return 0;
}