dpdk ipv4分片重组

目录

DPDK frag & reassembly 介绍

 1）分片

2）重组

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前言

报文在以太网中传输时，中间会经过各种交换设备，由于物理链路的MTU值大小的限制，当要发送报文数据长度超过MTU，若DF 标记位未设置时，则会进行分片，相应对于最终 目的IP设备会进行重组。（其实，对于传输过程中的某些中间设备如交换机、路由器并不关心报文的实际内容，只是进行转发，而对于某些网关设备由于需要根据L3层以上数据进行业务处理，则会进行重组，处理结束后再分片发出，各设备的接口MTU可能不一样，因此不同探点抓包会有所区别）

以下是IPv4头部结构：

      图片来源：https://www.cnblogs.com/craftor/p/3811739.html

分片重组一般涉及头部的 total_len ipid offset flags(以及checksum)：

flags：占3bit 

RSV | DF | MF

其中DF，表示是否允许分片标记位

MF，用于表示是否还有更多的片，尾片为0，其他为1

 

Offset：偏移量，占13bit

分片大小frag_size = MTU-sizeof(ip_hdr) 需为8的倍数，故offset实际值需左移3位得到，而填入时则需要除以8

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DPDK的分片、重组使用mbuf管理、存储报文，通过零拷贝实现高性能。

1）分片

入口函数：rte_ipv4_fragment_packet

 使用indirect mbuf，不存放数据，指向另一块存放实际数据的 direct mbuf

1. 申请direct mbuf ：rte_pktmbuf_alloc(pool_direct)

    只存放分片 ip头信息

2. 申请indirect mbuf：rte_pktmbuf_alloc(pool_indirect)

3. attach ：rte_pktmbuf_attach

    将上一步申请的indirect mbuf  attach 到报文对应的mbuf（direct），进行buf_addr指针、len等设置

4. 重复上述3步，直到首个mbuf分片完成；

5. 若原始报文存在mbuf链，则重复上述4步，直到所有完成。

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2）重组

入口函数为：rte_ipv4_frag_reassemble_packet

主要过程：

1.创建hash表：rte_ip_frag_table_create

   key为：（src_ip，dst_ip，ipid）

2.从表中查找，是否已存在表项：

   ip_frag_find  ---> ip_frag_lookup(此处如果所有片未收到，而表项生存时间已到，则会释放之前收到所有的分片，然后重新复用    它)

3.分片信息存储：ip_frag_process

   将每一个分片信息存储在表项中 frags[ ]区域，直到收到所有分片

4.执行重组：ipv4_frag_reassemble 

   从尾片往前依次重组，在存储分片信息的frags[ ]中查找尾片的前一片，查到后，修改尾片的mbuf信息，然后以buf链形式挂到前一片，同时修改前一片的mbuf，重复 直到第一片； 最后，将首片和后面所有重组好的片链接。因此，重组后是一个多mbuf链的报文（重组过程无需新申请mbuf）