linux内核 路由fib表之数据结构

要想看懂路由，最好先能理清各个结构体之间的关联，这样才能有一个整体的印象。

1 内核fib路由表

  1.1   基本结构
   1.1.1 fib_table_hash结构图

  1.1.2 举例说明fn_zone结构体的关系

  

说明：

结构体Fn_zone[33]中存放同一掩码长度表项的集合；

结构体fib_node存放同一网段的路由表项集合；

结构体fib_alias存放具体的一条路由表项；

结构体fib_info存放下一跳网关等信息。

  1.1.3 结构体描述

相关数据结构：fib_table、fn_hash、fn_zone、fib_node、fib_alias、fib_info、fib_nh

全局散列表net->ipv4.fib_table_hash中，存放所有的路由表fib_node；

全局散列表fib_info_hash，存放所有的fib_info实例；

全局散列表fib_info_laddrhash，当路由表项有源地址时，才存放该fib_info

（1）路由表fib_table结构

         路由表是由fib_table结构来描述的，该结构是通过函数fib_hash_table()来赋值的，fib_table结构中的tb_data，是一个零长数组，该地址指向fn_hash结构体；

          struct fib_table

struct hlist_node tb_hlist;	//用来将各个路由表连接成一个双向链表
u32 tb_id;	/路由标识，最多可以有256个路由表（静态路由、策略路由等等表项）
int tb_default;
int (*tb_lookup)(struct fib_table*tb,conststruct flowi*flp,struct fib_result*res);	//搜索路由表项
int (*tb_insert)(struct fib_table*,struct fib_config*);	//插入给定的路由表项
int (*tb_delete)(struct fib_table*,struct fib_config*);	//删除给定的路由表项
int (*tb_dump)(struct fib_table*table,struct sk_buff *skb,struct netlink_callback*cb);	//dump出路由表的内容 ？？不懂什么意思
int (*tb_flush)(struct fib_table*table);	//刷新路由表项，并删除带有RTNH_F_DEAD标志的fib_node
void  (*tb_select_default)(struct fib_table*table,conststruct flowi*flp,struct fib_result*res);	//选择一条默认的路由
unsigned char   tb_data[0];	//路由表项的散列表的起始地址，指向fn_hash

 

（2）结构体fn_hash

结构体fn_hash包含fn_zone[33]和fn_zone_list，其中fn_zone[33]是由33个fn_zone结构指针构成的向量，与fn_zone_list构成了循环单链表；

Struct fn_hash

struct fn_zone *fn_zones[33];
struct fn_zone *fn_zone_list;	//fn_zone链表

 

（3）结构体fn_zone

结构体fn_zone代表同一掩码长度表项的集合，fz_hash是长度为fz_divisor的HASH表，HASH表中存放的是不同子网的fib_node节点。

Struct fn_zone

struct fn_zone *fz_next;	//将不为空的路由表项fn_zone链接在一起，该链表头存储在fn_hash的fn_zone_list中。
struct hlist_head *fz_hash;	//指向存储路由表项fib_node的散列表
Int fz_nent;	/在zone的散列表中的fib_node的数目，用于判断是否需要改变散列表的容量
Int fz_divisor;	//散列表fz_hash的容量，及散列表桶的数目每次扩大2倍，最大1024
u32 fz_hashmask;	//值为fz_divisor-1，用来计算散列表的关键值
Int fz_order;	/掩码fz_mask的长度
__be32 fz_mask;	//利用fz_order构造得到的网络掩码

 

（4）结构体fib_node

         结构体fib_node根据键值fn_key的不同，HASH到fn_hash结构的hash表中；每个网段对应一个fib_node，网段用fn_key来表示，有相同网段的路由表项共享一个路由表项，即公共部分。

         具体的路由表项由fib_alias和fib_info这两个结构体构成。

        struct fib_node

struct hlist_node fn_hash;	//用于散列表中同一桶内的所有fib_node链接成一个双向链表
struct list_head fn_alias;	//指向多个fib_alias结构组成的链表
__be32 fn_key;	//由IP和路由项的netmask与操作后得到，被用作查找路由表的搜索条件
struct fib_alias fn_embedded_alias;	//内嵌的fib_alias结构，一般指向最后一个fib_alias

 

（5）结构体fib_alias

        相同网段的每一条路由表项有各自的fib_alias结构；多个fib_alias可以共享一个fib_info结构；

        struct fib_alias

struct list_head fa_list;	//将所有fib_alias组成的链表
struct fib_info *fa_info;	//指向fib_info，储存如何处理路由信息
u8 fa_tos;	//路由的服务类型比特位字段
u8 fa_type;	//路由表项的类型，间接定义了当路由查找匹配时，应采取的动作
u8 fa_scope;	//路由表项的作用范围
u8 fa_state;	//一些标志位，目前只有FA_S_ACCESSED。表示该表项已经被访问过。

 

（6）结构体fib_info

        结构体Fib_info存储真正重要路由信息，即如何到达目的地。

        struct fib_info

struct hlist_node fib_hash;	//所有fib_info组成的散列表，该表为全局散列表fib_info_hash
struct hlist_node fib_lhash;	//当存在首源地址时，才会将fib_info插入该散列表，该表为全局散列表fib_info_laddrhash
struct net *fib_net;
Int fib_treeref;	//使用该fib_info结构的fib_node的数目
atomic_t fib_clntref;	//引用计数。路由查找成功而被持有的引用计数
Int fib_dead;	//标记路由表项正在被删除的标志，当该标志被设置为1时，警告该数据结构将被删除而不能再使用
Unsigned fib_flags;	//当前使用的唯一标志是RTNH_F_DEAD，表示下一跳已无效
Int fib_protocol;	//设置路由的协议
__be32 fib_prefsrc;	//首选源IP地址
u32 fib_priority;	//路由优先级，默认为0，值越小优先级越高
u32 fib_metrics[RTAX_MAX];	//与路由相关的度量值
Int fib_nhs;	//可用的下一跳数量，通常为1.只有支持多路径路由时，才大于1
struct fib_nh fib_nh[0];	//表示路由的下一跳

 

（7）结构体fib_nh

         该结构体中存放着下一跳路由的地址nh_gw。

        struct fib_nh

struct net_device *nh_dev;	//该路由表项输出网络设备
struct hlist_node nh_hash;	//fib_nh组成的散列表
struct fib_info *nh_parent;	//指向所属fib_info结构体
struct fib_info *nh_parent;
Unsigned nh_flags;
unsigned char nh_scope;
Int nh_oif;	//输出网络设备索引
__be32 nh_gw;	//网关地址

        后面我们分析路由表的操作：初始化、创建、查找、删除。