Linux igmp snooping 学习笔记之一相应的数据结构与初始化

来源：互联网发布：csol网络加速器编辑：程序博客网时间：2024/06/14 00:46

一、igmpsnooping相关的数据结构

组播相关的数据结构主要有三个，下面分别分析：

1、struct net_bridge_mdb_htable

/*组播组数据库转发表，该结构体将所有的组播组数据库转发项通过hash数组连接到一起*/

struct net_bridge_mdb_htable

{

structhlist_head *mhash; //hash数组，将所有的net_bridge_mdb_entry链接到一起

structrcu_head rcu;

structnet_bridge_mdb_htable *old;

u32 size; //hash数组中所有hash链表中存在的所有net_bridge_mdb_entry项的总数

u32 max;//hash数组的最大值

u32 secret;

u32 ver;

};

2、net_bridge_mdb_entry

/*一个组播组数据库转发项，描述一个组播组的详细信息*/

struct net_bridge_mdb_entry

{

structhlist_node hlist[2];

structhlist_node mglist;

structnet_bridge *br;//桥

structnet_bridge_port_group *ports;//

structrcu_head rcu;

structtimer_list timer;//组播组数据库项失效定时器，若超时，则会将该组播端口从组播组数据库项的组播端口列表中删除

structtimer_list query_timer;//查询定时

__be32 addr;//组播组地址

u32 queries_sent;

};

其中port指向所有加入到组播组addr的组播端口

mglist用于将通过桥br接收到的igmp 加入报文创建的组播组数据库转发项连接起来

3、struct net_bridge_port_group

/*加入一个组播组的组播端口信息结构体*/

struct net_bridge_port_group {

structnet_bridge_port *port;//加入该组播组的桥端口

structnet_bridge_port_group *next;//下一个组播组详细参数结构体(可以有多个端口加入到同一个组播组)

structhlist_node mglist;

structrcu_head rcu;//rcu表头

structtimer_list timer;//组播端口失效定时器，若超时，则会将该组播端口从组播组数据库项的组播端口列表中删除

structtimer_list query_timer;//查询计时器

__be32 addr;//组播组地址，每一个组播端口也要一个组播组的原因是，通过这个值可以快速查找到其关联的组播组数据库项

u32 queries_sent;//已发送查询包的次数

};

其中，port链表用于将所有加入到组播组addr的对应桥端

Next指向下一个组播端口，该下一个组播组地址也为addr，仅仅是port值不同。

其中mglist用于将该组播端口加入到port的mglist链表中，通过桥端口的mglist链表，能够查找到该桥端口加入的所有组播组。

下面是这3个数据结构之间的关系

二、Igmpsnooping的初始化

Igmp snooping的初始化是使用函数br_multicast_init来实现的，在该函数里，主要组播组转发数据库表的hash数组的最大值进行设置，设置发送查询报文的间隔时间，以及发送查询报文的次数，并初始化桥的igmp查询的定时器。

void br_multicast_init(struct net_bridge*br)

{

br->hash_elasticity= 4;//每个组播组 ip中所能关联的端口个数

br->hash_max= 512; //mdb中hash数组的最大值

br->multicast_router= 1;

br->multicast_last_member_count= 2;

br->multicast_startup_query_count= 2;

br->multicast_last_member_interval= HZ;

br->multicast_query_response_interval= 10 * HZ; //组播查询最大回复时间

br->multicast_startup_query_interval= 125 * HZ / 4; //开启发送查询报文的间隔时间

br->multicast_query_interval= 125 * HZ; //查询包的发送间隔时间

br->multicast_querier_interval= 255 * HZ;

br->multicast_membership_interval= 260 * HZ;

spin_lock_init(&br->multicast_lock);

setup_timer(&br->multicast_router_timer,

br_multicast_local_router_expired, 0);

setup_timer(&br->multicast_querier_timer,

br_multicast_local_router_expired, 0);

setup_timer(&br->multicast_query_timer,br_multicast_query_expired,

(unsigned long)br);

}

2、桥与桥端口的查询定时器

对于桥与桥端口的查询定时器，主要是用来实现igmp snooping组播数据库转发表的持续更新的。

a)Br桥的查询定时器

对于定时器br->multicast_query_timer，在开启igmp snooping功能后就会开启桥端口的组播查询功能，主要分为如下情况：

i)当br设备up且开启igmp snooping时，就会调用函数br_multicast_open，开启一个立即超时的查询定时器

ii) 重新开始igmp snooping时，也会调用函数br_multicast_open，开启一个立即超时的查询定时器。

开启一个桥的igmpsnooping功能

1、重置发送查询数据包计数

2、修改桥的查询定时器

void br_multicast_open(struct net_bridge*br)

{

br->multicast_startup_queries_sent= 0;

if(br->multicast_disabled)

return;

mod_timer(&br->multicast_query_timer,jiffies);

}

当桥的查询定时器超时，就会调用函数br_multicast_query_expired进行处理，对于桥设备，该函数会发送一个组播通用查询包给上层进行处理，这时如果上层协议栈开启了igmp proxy功能，就会触发上层协议栈对lan侧的设备通用组播查询功能。对于上层开启igmp proxy功能，通过桥的查询定时器就能对lan侧设备进行周期的通用查询，然后就可以间接实现igmp snooping组播转发数据库的更新。

对于桥的查询定时器，因为其需要上层开启igmp proxy功能，且当上层开启igmp proxy功能后，如果开启了igmp snooping功能，就能通过发送通用的组播查询报文，实现快速的建立组播组数据库转发表。

从上面的程序可以看出，其是依赖上层是否开启igmp proxy，而不是直接发送通用组播组查询报文，这样也满足了igmp协议的要求，即只有组播组路由器才能发送组播查询报文。

B)桥端口的查询定时器

那如果上层协议栈不支持igmpproxy功能，上层协议栈收到通用查询报文就会丢弃掉，就不会触发上层协议栈对lan侧设备的通用查询，那不就没有办法更新igmp snooping的组播组转发数据库了？

代码编写者显然也注意到了这个问题，所以又增加了桥端口的组播查询定时器功能，在开启igmp snooping功能后就会开启桥端口的组播查询功能，分为下面两种情况：

1、在一个桥端口up起来且开启igmp snooping时，通过间接调用__br_multicast_enable_port，启动一个立即到期的桥端口的查询定时器

2、在重新开启igmp snooping功能时，通过调用__br_multicast_enable_port，启动一个立即到期的桥端口的查询定时器。

下面我们分析一下函数__br_multicast_enable_port。

static void__br_multicast_enable_port(struct net_bridge_port *port)

{

port->multicast_startup_queries_sent= 0;

if(try_to_del_timer_sync(&port->multicast_query_timer) >= 0 ||

del_timer(&port->multicast_query_timer))

mod_timer(&port->multicast_query_timer,jiffies);

}

该函数还是比较简单的，主要是开启一个立即超时的桥端口定时器，超时后即会执行超时处理函数br_multicast_port_query_expired。

static voidbr_multicast_port_query_expired(unsigned long data)

{

structnet_bridge_port *port = (void *)data;

structnet_bridge *br = port->br;

spin_lock(&br->multicast_lock);

if(port->state == BR_STATE_DISABLED ||

port->state == BR_STATE_BLOCKING)

gotoout;

if(port->multicast_startup_queries_sent <

br->multicast_startup_query_count)

port->multicast_startup_queries_sent++;

br_multicast_send_query(port->br,port,

port->multicast_startup_queries_sent);

out:

spin_unlock(&br->multicast_lock);

}

该函数的结构还是比较简单的，主要是判断桥端口是否处于forward状态，接着就会调用函数br_multicast_send_query发送一个通用查询报文。

对于函数br_multicast_send_query，其既可以向本地上层协议栈发送组播组查询报文，也可以将组播组通用查询报文从指定的桥端口发送出去。

下面分析一下函数br_multicast_send_query

1、调用函数br_multicast_alloc_query构造一个通用组播组查询报文

2、对于桥端口不为空时，则将该查询报文从相应的端口发送出去

3、对于桥端口为空时，则将该查询报文发送给上层协议栈

4、更新桥或者桥端口的查询定时器。

static void br_multicast_send_query(structnet_bridge *br,

struct net_bridge_port *port, u32 sent)

{

unsignedlong time;

structsk_buff *skb;

if(!netif_running(br->dev) || br->multicast_disabled ||

timer_pending(&br->multicast_querier_timer))

return;

/*构造一个通用查询数据包*/

skb= br_multicast_alloc_query(br, 0);

if(!skb)

gototimer;

if(port) {

__skb_push(skb,sizeof(struct ethhdr));

skb->dev= port->dev;

NF_HOOK(PF_BRIDGE,NF_BR_LOCAL_OUT, skb, NULL, skb->dev,

dev_queue_xmit);

}else

netif_rx(skb);

timer:

time= jiffies;

time+= sent < br->multicast_startup_query_count ?

br->multicast_startup_query_interval:

br->multicast_query_interval;

mod_timer(port? &port->multicast_query_timer :

&br->multicast_query_timer, time);

}

以上就是桥与桥端口的组播查询定时器的工作原理。

三、igmpsnooping 的开启与关闭

Igmp snooping的开启与关闭是通过函数br_multicast_toggle实现

对于igmp snooping的开启与关闭，目前是通过sysfs实现igmpsnooping的开启与关闭。

我们可以通过添加ioctl接口，实现通过brctl来开启或者关闭igmp SNOOPING

功能：开启或者关闭igmpSNOOPING的函数。

只有当要设置的值与br->multicast_disabled的当前值不同时才允许修改。

当开启igmpsnooping功能时，则重新创建组播组转发数据库表，并调用br_multicast_open与__br_multicast_enable_port启动桥与桥端口的组播查询定时器。

int br_multicast_toggle(struct net_bridge*br, unsigned long val)

{

structnet_bridge_port *port;

interr = -ENOENT;

spin_lock(&br->multicast_lock);

if(!netif_running(br->dev))

gotounlock;

err= 0;

/*如果要设置的值与当前的值相同，则直接返回*/

if(br->multicast_disabled == !val)

gotounlock;

br->multicast_disabled= !val;

/*当关闭igmp SNOOPING时，并没有释放br->mdb*/

if(br->multicast_disabled)

gotounlock;

1、当开启IGMP SNOOPING时，如果br->mdb、br->mdb->old均不为0，

则说明br->mdb值有问题，此时则会关闭IGMP SNOOPING功能

2、当开启IGMP SNOOPING时，如果br->mdb不为0，且br->mdb->old为0，

则调用br_mdb_rehash，将原br->mdb中的组播组项重新计算hash值

并存放在新的br->mdb中，释放原br->mdb占用的空间*/

if(br->mdb) {

if(br->mdb->old) {

err= -EEXIST;

rollback:

br->multicast_disabled= !!val;

gotounlock;

}

err= br_mdb_rehash(&br->mdb, br->mdb->max,

br->hash_elasticity);

if(err)

gotorollback;

}

1、reset br的发送查询包统计计数

2、修改br的组播查询定时器multicast_query_timer的值

br_multicast_open(br);

对于br桥组上的每一个端口

1、reset port的发送查询包统计计数

2、删除端口的查询定时器，并重新调度

list_for_each_entry(port,&br->port_list, list) {

if(port->state == BR_STATE_DISABLED ||

port->state == BR_STATE_BLOCKING)

continue;

__br_multicast_enable_port(port);

}

unlock:

spin_unlock(&br->multicast_lock);

returnerr;

}

至此完成了igmpsnooping的数据结构与初始化的介绍，下节分析igmp snooping的接收处理函数。

0 0

Linux igmp snooping 学习笔记 之一 相应的数据结构与初始化

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