[转载] Linux Bridge 实现

原文：http://blog.chinaunix.net/uid-26321024-id-2938338.html    

分类： LINUX

 

一、基本数据结构及相互关系

  net_bridge   网桥的结构信息

  net_bridge_port   接在网桥上的一个port

  net_bridge_fdb_entry   mac->port 映射对，用于根据目的mac确定发往哪个端口

1)net_bridge紧随bridge的net_device后面

br = netdev_priv(dev);

2）net_bridge中有所有挂接在该bridge上的net_bridge_port的链表

   net_bridge中有所有net_bridge_fdb_entry的hash表，hash表按mac地址进行hash

struct net_bridge{
  struct list_head port_list;
  ......
  struct hlist_head             hash[BR_HASH_SIZE];
}

3) net_bridge_port 指向它关联的net_device及它attach 的net_bridge

struct net_bridge_port{
 struct net_bridge *br;
 struct net_device *dev;
 u16 port_no;
...
}

4) net_bridge_fdb_entry 关联了一个mac->port的映射对

struct net_bridge_fdb_entry
{
        struct hlist_node               hlist;
        struct net_bridge_port          *dst;

        struct rcu_head                 rcu;
        unsigned long                   ageing_timer;
        mac_addr                        addr;
        unsigned char                   is_local;  //若为1，表示是本地的，若转往此端口，则直接向上走协议栈
        unsigned char                   is_static; //若为1，表示这个entry是静态的，不会被timer动态超时掉
};

二. 增加一个bridge(brctl addbr)

     1. 通过对一个socket的ioctl来设置

          sock_ioctl -> br_ioctl_hook

        其中br_ioctl_hook在br_init中被设置为br_ioctl_deviceless_stub

          brioctl_set(br_ioctl_deviceless_stub);

2. br_ioctl_deviceless_stub -> br_add_bridge

       生成一个新的net_device

           dev = new_bridge_dev(net, name);

       注册网络设备 register_netdevice(dev)

        增加sysfs entry： br_sysfs_addbr(dev)

三、attatch 一个网络设备到bridge上 (brctl addif )

 1.通过对bridge ioctl来设置

 

br_dev_ioctl:

     case SIOCBRADDIF:

     case SIOCBRDELIF:

        return add_del_if(br, rq->ifr_ifindex, cmd == SIOCBRADDIF);

 

  2. add_del_if -> br_add_if

   Loopback设备和非ethernet设备不能接到网桥上。

if ((dev->flags & IFF_LOOPBACK) ||

       dev->type != ARPHRD_ETHER || dev->addr_len != ETH_ALEN)                return -EINVAL;

 

   不能将网桥接到网桥上：

if (dev->netdev_ops->ndo_start_xmit == br_dev_xmit)

                return -ELOOP;

 

   不能将一个设备接到多个网桥上：

if (dev->br_port != NULL) //不能将一个设备接在两个bridge上

                return -EBUSY;

 

   分配一个端口号，创建一个net_bridge_port,将port和dev绑定在一起

p = new_nbp(br, dev);

 

   设置接到网桥上网络设备的混杂模式，否则网络设备就会丢dst mac不是自己的包，就不能起到网桥转发的作用。

err = dev_set_promiscuity(dev, 1);

 

    针对此设备，插入一个fdb项：

        err = br_fdb_insert(br, p, dev->dev_addr);  -> fdb_insert ->fdb_create

   插入的这个fdb项是个静态的： timer触发的过期fdb删除永远不会影响到静态fdb

                       Local的： 命中这个fdb的skb直接走本机协议栈，不用转发。

if (!fdb_create(head, source, addr, 1))

                return -ENOMEM;

 

static struct net_bridge_fdb_entry *fdb_create(struct hlist_head *head,

                                               struct net_bridge_port *source,

                                               const unsigned char *addr,

                                               int is_local)

{

        struct net_bridge_fdb_entry *fdb;

        fdb = kmem_cache_alloc(br_fdb_cache, GFP_ATOMIC);

        if (fdb) {

                memcpy(fdb->addr.addr, addr, ETH_ALEN);

                hlist_add_head_rcu(&fdb->hlist, head);



                fdb->dst = source;

                fdb->is_local = is_local;

                fdb->is_static = is_local;

                fdb->ageing_timer = jiffies;

        }

        return fdb;

}

 

相互关系设置：

rcu_assign_pointer(dev->br_port, p);

        dev_disable_lro(dev);



        list_add_rcu(&p->list, &br->port_list);

 

通过STP设置port状态：

if ((dev->flags & IFF_UP) && netif_carrier_ok(dev) &&

            (br->dev->flags & IFF_UP))

                br_stp_enable_port(p);

 

设置bridge的mtu为所连接net_device MTU的最小值

dev_set_mtu(br->dev, br_min_mtu(br));