linux 内核对多播报文的处理
一个多播报文是一个会被多个主机接收的网络报文, 但不是所有主机. 这个功能通过给一
组主机分配特殊的硬件地址来获得. 发向一个特殊地址的报文应当被那个组当中的所有主
机接收. 在以太网的情况下, 一个多播地址在目的地址的第一个字节的最低位为 1, 而每
个设备板在它自己的硬件地址的这一位上为 0.
处理主机组和硬件地址的技巧由应用程序和内核处理, 接口驱动不必处理这个问题.
多播报文的传送是一个简单问题, 因为它们看起来就如同其他的报文. 接口发送它们通过
通讯媒介, 不查看目的地址. 内核必须要安排一个正确的硬件目的地址; hard_header 设
备方法, 如果定义了, 不必查看它安排的数据.
内核来跟踪在任何给定时间对哪些多播地址感兴趣. 这个列表可能经常改变, 因为它是在
任何给定时间和按照用户意愿运行的应用程序的功能. 驱动的工作是接收感兴趣的多播地
址列表并递交给内核任何发向这些地址的报文. 驱动如何实现多播列表是依赖于底层硬件
是如何工作的. 典型地, 在多播的角度上, 硬件属于 3 类中的 1 种:
• 不能处理多播的接口. 这样的接口要么接收特别地发向它们的硬件地址(加上广播
报文)的报文, 要么接收每一个报文. 它们只能通过接收每一个报文来接收多播报
文, 因此, 潜在地压垮操作系统, 使用大量的"不感兴趣"报文. 你不经常认为这样
的接口是有多播能力的, 驱动不会在 dev->flags 设置 IFF_MULTICAST.
点对点接口是特殊情况, 因为它们一直接收每个报文, 不进行任何硬件过滤.
• 能够区别多播报文和其他报文(主机到主机, 或者广播). 这些接口能够被命令来接
收每个多播报文, 让软件决定地址是否是主机感兴趣的. 这种情况下的开销是可接
受的, 因为在一个典型网络上的多播报文的数目是少的.
• 可以进行硬件检测多播地址的接口. 可以传递一个多播地址的列表给这些接口, 这
些地址的报文接收, 并忽略其他多播地址的报文. 对内核这是优化的情况, 因为它
不浪费处理器时间来丢弃接口收到的"不感兴趣"的报文.
内核尽力利用高级接口的能力, 通过支持第 3 种设备类型, 它是最通用的. 因此, 内核
通知驱动, 在任何有效多播地址列表发生改变时, 并且它传递新的列表给驱动, 因此它能
够根据新的信息来更新硬件过滤器.
多播的内核支持
对多播报文的支持有几项组成:一个设备方法, 一个数据结构, 以及设备标识:
void (*dev->set_multicast_list)(struct net_device *dev);
设备方法, 在与设备相关的机器地址改变时调用. 它也在 dev->flags 被修改时调
用, 因为一些标志(例如, IFF_PROMISC) 可能也要求你重新编程硬件过滤器. 这个
方法接收一个 struct net_device 指针作为一个参数, 并返回 void. 一个对实现
这个方法不感兴趣的驱动可以听任它为 NULL.
struct dev_mc_list *dev->mc_list;
所有设备相关的多播地址的列表. 这个结构的实际定义在本节的末尾介绍.
int dev->mc_count;
链表里的项数. 这个信息有些重复, 但是用 0 来检查 mc_count 是检查这个列表
的有用的方法.
IFF_MULTICAST
除非驱动在 dev->flags 中设置这个标志, 接口不会被要求来处理多播报文. 然而,
内核调用驱动的 set_multicast_list 方法, 当 dev->flags 改变时, 因为多播列
表可能在接口未激活时改变了.
IFF_ALLMULTI
在 dev->flags 中设置的标志, 网络软件来告知驱动从网络上接收所有多播报文.
这发生在当多播路由激活时. 如果标志设置了, dev->ma_list 不该用来过滤多播
报文.
IFF_PROMISC
在 dev->flags 中设置的标志, 当接口在混杂模式下. 接口应当接收每个报文, 不
管 dev->ma_list.
驱动开发者需要的最后一点信息是 struct dev_mc_list 的定义, 在
struct dev_mc_list { struct dev_mc_list *next; /* Next address in list */
__u8 dmi_addr[MAX_ADDR_LEN]; /* Hardware address */
unsigned char dmi_addrlen; /* Address length */
int dmi_users; /* Number of users */
int dmi_gusers; /* Number of groups */
};
因为多播和硬件地址是独立于真正的报文发送, 这个结构在网络实现中是可移植的, 每个
地址由一个字符串和一个长度标识, 就像 dev->dev_addr.