SCTP在LINUX中的实现：代码结构

Linux中，SCTP是作为一个kernel模块编译加载的，代码主要是在net/sctp目录下。

1. 主要数据结构

1.1 endpoint

struct sctp_endpoint{

  struct list_head asocs;

……

}

在应用程序调用listen()之后，会创建一个endpoint结构。收到INIT CHUNK的时候，如果没有找到相应的endpoint，则association的建立请求会被拒绝。

1.2 association

struct sctp_association {

  struct sctp_ep_commonbase;

  ...

    struct {

  ...

  struct list_head transport_addr_list;

  ...

  }peer;

...

}

association结构保存了一条SCTP连接（association）的各种参数，以及对端（peer/path）的地址列表。

1.3 path

struct sctp_transport {

…

}

保存了peer/path的参数信息，即association结构中transport_addr_list链表中的各个节点。

2. SCTP状态机

linux中SCTP协议的实现是采用状态机的方式，状态机定义了各种“状态”下对各种“事件”的处理方法。

SCTP定义了以下状态：

•CLOSED

•COOKIE_WAIT

•COOKIE_ECHOED

•ESTABLISHED

•SHUTDOWN_PENDING

•SHUTDOWN_SENT

•SHUTDOWN_RECEIVED

•SHUTDOWN_ACK_SENT

事件有以下几类：

•SCTPuser primitive calls, e.g., [ASSOCIATE], [SHUTDOWN], [ABORT]

•Receptionof INIT, COOKIE ECHO, ABORT, SHUTDOWN, etc., control Chunks

•Sometimeout events

在sm_statetable.c中，定义了以下状态机：

3. SCTP收包处理

在收到一个SCTP包之后，以CHUNK为单位，一个一个的处理。大致流程如下：

association建立起来之后，会加到一个hash表。在收到一个SCTP包的时候，通过关键字（源IP地址、目的IP地址、源SCTP端口号、目的SCTP端口号）匹配来查找对应的association。然后sctp_do_sm()函数会根据当前ASSOCIATION的状态以及CHUNK类型找到处理函数。

4. SCTP发包

发包流程如下：

5. SCTP查表的性能问题

在LINUX 4.5之前，是用association来组织hash表。由于同一条association的两端都可以用多个IP地址，因此只能用两端的端口号作为关键字来组织association的hash表。此时，在所有association的两端端口号都相同的情况下，所有association都会被加入到hash表的同一条链表上。这种情况下，在查表的时候，有可能要遍历比较所有的association。在收到INIT处理建立请求的时候尤其严重，必须得遍历所有association，判断是否已经存在相同的association。

在LINUX 4.5，不是把association加入hash表，而是把struct sctp_transport加入hash表。通过查transport来得到SCTP包所属的association。由于是以transport来组织hash表，因此对端IP地址（association中，每个对端IP地址有一个唯一的transport）、端口号都可以用来计算hash表的key（即hash数组的下标）。即使所有association的端口号都相同，由于对端IP地址不相同，也可以分散到hash表，基本上满足各种场景下的性能需求。