batman-adv路由算法分析

五、路由算法分析

通过OGM包更新对应源节点的数据

在bat_iv_ogm.c中line 970，batadv_iv_ogm_orig_update函数执行此工作。

(1)遍历orig_node->neigh_list链表，匹配地址，接收接口。

if (batadv_compare_eth(neigh_addr, ethhdr->h_source) &&        tmp_neigh_node->if_incoming == if_incoming &&        atomic_inc_not_zero(&tmp_neigh_node->refcount)) {            ……}

(2)得到发送接口之后，更新TQ缓冲区，更新TQ平均值。

spin_lock_bh(&tmp_neigh_node->ifinfo_lock);batadv_ring_buffer_set(neigh_ifinfo->bat_iv.tq_recv,               &neigh_ifinfo->bat_iv.tq_index, 0);tq_avg = batadv_ring_buffer_avg(neigh_ifinfo->bat_iv.tq_recv);neigh_ifinfo->bat_iv.tq_avg = tq_avg;spin_unlock_bh(&tmp_neigh_node->ifinfo_lock);

(3)如果计算出的下一跳不是一跳邻居节点，则利用batadv_iv_ogm_neigh_new函数重新获取下一跳；

(4)如果该邻居已经是下一跳，则直接退出；

(5)如果该邻居的TQ值并不比原来好，则直接退出；

(6)如果TQ值相同但是链路对称性不比原来好也不考虑；

TQ值的计算

在bat_iv_ogm.c中line 1131，batadv_iv_ogm_calc_tq函数执行此工作。

(1)首先匹配到相应的邻居节点；

(2)更新其last_seen;

(3)找到对应的数据包计数。

/* find packet count of corresponding one hop neighbor */spin_lock_bh(&orig_node->bat_iv.ogm_cnt_lock);if_num = if_incoming->if_num;orig_eq_count = orig_neigh_node->bat_iv.bcast_own_sum[if_num];neigh_ifinfo = batadv_neigh_ifinfo_new(neigh_node, if_outgoing);if (neigh_ifinfo) {    neigh_rq_count = neigh_ifinfo->bat_iv.real_packet_count;    batadv_neigh_ifinfo_free_ref(neigh_ifinfo);} else {    neigh_rq_count = 0;}spin_unlock_bh(&orig_node->bat_iv.ogm_cnt_lock);

其中，bcast_own_sum计算bcast_own的数量，存储在orig_eq_count中，bcast-own为计数的bit集，统计自己广播出去，然后由该邻居节点广播回来的OGM包，统计窗口为64。
将neigh_rq_count赋值统计到的真实OGM数量。

(4)将orig_eq_count和neigh_rq_count其中的较小者赋值给total_count。

/* pay attention to not get a value bigger than 100 % */if (orig_eq_count > neigh_rq_count)    total_count = neigh_rq_count;else    total_count = orig_eq_count;

(5)如果接受OGM包过少（小于1），将tq_own置0；

(6)否则，计算tq_own；

tq_own = (BATADV_TQ_MAX_VALUE * total_count) /  neigh_rq_count;

(7)加入非对称链路惩罚1 - ((1-x) ** 3)和接口惩罚（半双工网卡会受影响，因为不能同时收发）；

(8)考虑链路的最低传输质量需求（如果有的话）;

透过广播与再广播OGMs的方式交换路由资讯，以传输品质（Transmission Quality，简称TQ）做为路径选择的依据，TQ值的计算必须先取得接收品质（Receive Quality，简称RQ）与回声品质（Echo Quality，简称EQ）这二个参考数值。

1. 各网路节点以广播的方式定期发送路由讯息封包即OGMs封包，其内容包含发送端位址，转发节点位址，存活时间（Time To Live，简称TTL）值和序列号（Sequence Number），附近的邻近节点计算已收到的OGMs封包数量作为RQ值。

2. 检查每个路由的资讯，选择最好的单跳节点（Best Hop Neighbor）。

3. 将最好的单跳节点传送过来的OGMs封包进行再广播，原始的OGMs封包发送节点透过接收到的再广播OGMs数量可以得到EQ。

4. 如果EQ值大于RQ，则TQ = max（TQ）；如果RQ值大于EQ，则TQ = max（TQ）× EQ ÷ RQ。

OGM包处理

在bat_iv_OGM.c/line 1570行，函数batadv_iv_ogm_process负责处理一个接收到的OGM数据包。
邻居节点在接收到包时，首先会解析，然后会做相应处理。这里有四种情况：如果包来自本节点的其他次接口，则丢弃。如果该的发起者是本节点的主接口，则次接口有义务帮其转发。如果包的起始地址是广播地址，则丢掉。如果包经过广播又转发回来，先检查该包是否是发送出去的最新的包，如果是则对—的—和一进行滑动窗口式的更新，之后抛弃。一和成员是计算返回链路通信质量的成员，它们是计算的基础。如果排除以上三种可能则进入常规处理阶段，首先确定该包是否为新包，如果是旧包则抛弃；如果是新包则纳入邻居节点的局部窗口，同时其他的邻居节点也需要对窗口中的数值更新。之后需要确定该链路是否为双向导通，只有双向通信都顺畅的链路才能纳入网络。链路的双向导通检查非常必要，非双向导通的网络链路会影响数据的传输效率。双向导通的标准是通过计算衡量，当大于协议制定的下限值时，则确定该链路是双向导通。

if (is_my_addr) {    batadv_dbg(BATADV_DBG_BATMAN, bat_priv,    "Drop packet: received my own broadcast (sender: %pM)\n",    ethhdr->h_source);    return;}if (is_my_orig) {……}if (is_my_oldorig) {    batadv_dbg(BATADV_DBG_BATMAN, bat_priv,    "Drop packet: ignoring all rebroadcast echos (sender: %pM)\n",    ethhdr->h_source);    return;}

接下来，在每个发送接口（同属一个soft接口）上广播该数据包。

batadv_iv_ogm_process_per_outif(skb, ogm_offset, orig_node,if_incoming, BATADV_IF_DEFAULT);……list_for_each_entry_rcu(hard_iface, &batadv_hardif_list, list) {    if (hard_iface->if_status != BATADV_IF_ACTIVE)        continue;    if (hard_iface->soft_iface != bat_priv->soft_iface)        continue;    batadv_iv_ogm_process_per_outif(skb, ogm_offset, orig_node,                    if_incoming, hard_iface);}

关于BATADV_IF_DEFAULT的解释：

/* default interface for multi interface operation. The default interface is* used for communication which originated locally (i.e. is not forwarded)* or where special forwarding is not desired/necessary.*/#define BATADV_IF_DEFAULT   ((struct batadv_hard_iface *)NULL)

所以，在以下两种情况时会用到缺省接口：
* 本地发起的数据请求；
* 没有指定特殊转发的情况；

/* line 1449 */if (if_outgoing == BATADV_IF_DEFAULT)batadv_tvlv_ogm_receive(bat_priv, ogm_packet, orig_node);

其中的TVLV表示type-version-length-value，详见https://www.open-mesh.org/projects/batman-adv/wiki/TVLV。

接收单播数据包的处理

接收到单播数据包时，由batadv_recv_unicast_packet（routing.c/line 830）处理。
如果接收到的数据包是发送到自己的，则首先检查该数据包的类型，分为以下几种：
* BATADV_P_DATA: user payload
* BATADV_P_DAT_DHT_GET: DHT request message
* BATADV_P_DAT_DHT_PUT: DHT store message
* BATADV_P_DAT_CACHE_REPLY: ARP reply generated by DAT

如果是第一种，则分析它的源节点地址，返回NET_RX_SUCCESS。

如果目的地不是自己，则进行下面的路由与转发。

路由与转发

• 普通单播数据包

在route.c/line571, batadv_route_unicast_packet负责单播路由。
首先对数据包进行检查（TTL），正常的话，利用batadv_orig_hash_find函数找到源节点，得到路由信息。然后进行后续操作（TTL减一等），然后根据packet_type转发。(详见packet.h/line 38)

• 对于bonding技术

在route.c/line441 , batadv_find_router函数负责为一个源节点和一个给定的接口，找到合适的路由节点。
* 首先运行batadv_orig_router_get函数找到合适的下一跳节点，然后考虑bonding和alter机制。在mesh接口信息结构体batadv_priv中，包含了bonding, fragmentation, bridge_loop_avoidance, distributed_arp_table, multicast_mode, gw_mode(gateway), network_coding等等标识符。

• 在bonding模式下，recv_if传入的值为BATADV_IF_DEFAULT。首先，遍历所有可能的转发节点，找到一个不同于上一个bonding接口的candidate (next_candidate)。如果没有找到，则继续使用之前的接口。如果第一个bonding接口都无法找到，则返回之前计算出来的下一跳。

• 在存储源节点的batadv_orig_node结构体中，有一个成员是last_bonding_candidate( pointer to last ifinfo of last used router)。首先遍历源节点的所有接口，为每个接口获取到达它的下一跳接口，存储在cand_router中。由于默认alternative是开启的，如果cand_router并不比原来的好，则视作无效。否则，如果cand_router与last_bonding_candidate相同，则两次不走同一个接口，也视作无效。满足上述两个条件之后，将算出来的第一个cand_router保存在first_ candidate中。如果遍历指针已经处于last_bonding_candidate之后（已遍历），则直接选用list中位于last_bonding_candidate后一个的接口作为next_candidate，程序退出。否则，返回first_ candidate。（估计链表根据某种指标从坏到好排序）

广播数据包处理

接收到广播数据包时，由batadv_recv_bcast_packet（routing.c/line 1012）处理。

1、对数据包进行检查，大小不合格、携带有源节点地址、自己转发或发送的广播报文、TTL<2、找不到发送源节点的数据包都会不作处理。

2、检查该数据包是否重复、是否是旧的或者发送它的源节点刚刚启动。

3、将其记录下来，必要的话更新滑动窗口位置。

4、检查该数据包是否被其他节点转发过。

5、通过batadv_add_bcast_packet_to_list，在当前所属soft interface广播出去。

6、对广播报文进行处理，例如回复、更新必要信息等。

batadv_add_bcast_packet_to_list函数会将一个广播报文广播几次来提高接收可靠性。