Linux网桥源码的实现
转自： Linux二层网络协议
Linux网桥源码的实现 1、调用 在src/net/core/dev.c的软中断函数static void net_rx_action(struct softirq_action *h)中（line 1479） #if defined(CONFIG_BRIDGE) || defined(CONFIG_BRIDGE_MODULE) if (skb->dev->br_port != NULL && br_handle_frame_hook != NULL) { handle_bridge(skb, pt_prev); dev_put(rx_dev); continue; } #endif 如果定义了网桥或网桥模块，则由handle_bridge函数处理skb->dev->br_port ：接收该数据包的端口是网桥端口组的一员，如果接收当前数据包的接口不是网桥的某一物理端口，则其值为NULL； br_handle_frame_hook ：定义了网桥处理函数这段代码将数据包进行转向，转向的后的处理函数是钩子函数br_handle_frame_hook，在此之前，handle_bridge函数还要处理一些其它的事情： static __inline__ int handle_bridge(struct sk_buff *skb, struct packet_type *pt_prev) { int ret = NET_RX_DROP; if (pt_prev) { if (!pt_prev->data) ret = deliver_to_old_ones(pt_prev, skb, 0); else { atomic_inc(&skb->users); ret = pt_prev->func(skb, skb->dev, pt_prev); } } br_handle_frame_hook(skb); return ret; } pt_prev用于在共享SKB的时候提高效率,handle_bridge函数最后将控制权交由到了br_handle_frame_hook的手上。
2、钩子函数的注册 br_handle_frame_hook用于网桥的处理，在网桥的初始化函数中（net/bridge/br.c）： static int __init br_init(void) { printk(KERN_INFO "NET4: Ethernet Bridge 008 for NET4.0\n"); br_handle_frame_hook = br_handle_frame; br_ioctl_hook = br_ioctl_deviceless_stub; #if defined(CONFIG_ATM_LANE) || defined(CONFIG_ATM_LANE_MODULE) br_fdb_get_hook = br_fdb_get; br_fdb_put_hook = br_fdb_put; #endif register_netdevice_notifier(&br_device_notifier); return 0; } 初始化函数中指明了钩子函数实际上指向的是br_hanlde_frame
3、br_handle_frame(br_input.c) /*网桥处理函数*/ void br_handle_frame(struct sk_buff *skb) { struct net_bridge *br; unsigned char *dest; struct net_bridge_port *p; /*获取目的MAC地址*/ dest = skb->mac.ethernet->h_dest; /*skb->dev->br_port用于指定接收该数据包的端口，若不是属于网桥的端口，则为NULL*/ p = skb->dev->br_port; if (p == NULL) /*端口不是网桥组端口中*/ goto err_nolock; /*本端口所属的网桥组*/ br = p->br; /*加锁，因为在转发中需要读CAM表，所以必须加读锁，避免在这个过程中另外的内核控制路径(如多处理机上另外一个CPU上的系统调用)修改CAM表*/ read_lock(&br->lock); if (skb->dev->br_port == NULL) /*前面判断过的*/ goto err; /*br->dev是网桥的虚拟网卡，如果它未UP，或网桥DISABLED,p->state实际上是桥的当前端口的STP计算判断后的状态*/ if (!(br->dev.flags & IFF_UP) || p->state == BR_STATE_DISABLED) goto err; /*源MAC地址为255.X.X.X，即源MAC是多播或广播，丢弃之*/ if (skb->mac.ethernet->h_source[0] & 1) goto err; /*众所周之，网桥之所以是网桥，比HUB更智能，是因为它有一个MAC-PORT的表，这样转发数据就不用广播，而查表定端口就可以了 每次收到一个包，网桥都会学习其来源MAC，添加进这个表。Linux中这个表叫CAM表(这个名字是其它资料上看的)。 如果桥的状态是LEARNING或FORWARDING(学习或转发)，则学习该包的源地址skb->mac.ethernet->h_source， 将其添加到CAM表中，如果已经存在于表中了，则更新定时器，br_fdb_insert完成了这一过程*/ if (p->state == BR_STATE_LEARNING || p->state == BR_STATE_FORWARDING) br_fdb_insert(br, p, skb->mac.ethernet->h_source, 0); /* * STP协议的BPDU包的目的MAC采用的是多播目标MAC地址： * 01-80-c2-00-00-00（Bridge_group_addr：网桥组多播地址），这里先判断网桥是否 * 开启了STP（由用户层来控制，如brctl），如果开启了，则比较目的地址前5位 * 是否与多播目标MAC地址相同： * (!memcmp(dest, bridge_ula, 5) * 如果相同，如果地址第6位非空 * !(dest[5] & 0xF0)) * 那么这确定是一个STP的BPDU包，则跳转到handle_special_frame，将处理权 * 将给函数br_stp_handle_bpdu */ if (br->stp_enabled && !memcmp(dest, bridge_ula, 5) && !(dest[5] & 0xF0)) goto handle_special_frame; /*处理钩子函数，然后转交br_handle_frame_finish函数继续处理*/ if (p->state == BR_STATE_FORWARDING) { NF_HOOK(PF_BRIDGE, NF_BR_PRE_ROUTING, skb, skb->dev, NULL, br_handle_frame_finish); read_unlock(&br->lock); return; } err: read_unlock(&br->lock); err_nolock: kfree_skb(skb); return; handle_special_frame: if (!dest[5]) { br_stp_handle_bpdu(skb); return; } kfree_skb(skb); } 可见，这个函数中有三个重要的地方： 1、地址学习：br_fdb_insert 2、STP的处理：br_stp_handle_bpdu 3、br_handle_frame_finish，我们还没有查CAM表，转发数据呢…… 我们先来看网桥的进一步处理br_handle_frame_finish，地址学习等内容，后面再来分析。
4、br_handle_frame_finish static int br_handle_frame_finish(struct sk_buff *skb) { struct net_bridge *br; unsigned char *dest; struct net_bridge_fdb_entry *dst; struct net_bridge_port *p; int passedup;
/*前面基本相同*/ dest = skb->mac.ethernet->h_dest; p = skb->dev->br_port; if (p == NULL) goto err_nolock; br = p->br; read_lock(&br->lock); if (skb->dev->br_port == NULL) goto err; passedup = 0; /* * 如果网桥的虚拟网卡处于混杂模式，那么每个接收到的数据包都需要克隆一份 * 送到AF_PACKET协议处理体(网络软中断函数net_rx_action中ptype_all链的 * 处理)。 */ if (br->dev.flags & IFF_PROMISC) { struct sk_buff *skb2;
skb2 = skb_clone(skb, GFP_ATOMIC); if (skb2 != NULL) { passedup = 1; br_pass_frame_up(br, skb2); } } /* * 目的MAC为广播或多播，则需要向本机的上层协议栈传送这个数据包，这里 * 有一个标志变量passedup，用于表示是否传送过了，如果已传送过，那就算了 */ if (dest[0] & 1) { br_flood_forward(br, skb, !passedup); if (!passedup) br_pass_frame_up(br, skb); goto out; } /* * 用户层常常需要用到一个虚拟的地址来管理网桥，如果目的地址非常，且为本 * 地址地址，则交由上层函数处理 */ if (dst != NULL && dst->is_local) { if (!passedup) br_pass_frame_up(br, skb); else kfree_skb(skb); br_fdb_put(dst); goto out; } /*查询CAM表，如果查到表了，转发之*/ if (dst != NULL) { br_forward(dst->dst, skb); br_fdb_put(dst); goto out; } /*如果表里边查不到，那么只好学习学习HUB了……*/ br_flood_forward(br, skb, 0); out: read_unlock(&br->lock); return 0; err: read_unlock(&br->lock); err_nolock: kfree_skb(skb); return 0; }
在这个函数中，涉及到两个重要方面： 1、查表：br_forward 2、网桥数据转发：br_fdb_put。 另外，网桥的处理中，还涉及到内核中一些重要的数据结构： 对Linux上所有接口进行网桥划分，可以把一组端口划分到一个网桥之中，同时一个系统上允许有多个网桥。内核描述一个网桥，使用了struct net_bridge结构： struct net_bridge { struct net_bridge *next; //下一个网桥 rwlock_t lock; //读写锁 struct net_bridge_port *port_list; //桥组中的端口列表 /* 网桥都会有一个虚拟设备用来进行管理，就是它了。说到这里，我想到了以前一个没有解决的问题：对网桥管理IP配置后，发现其虚拟的MAC地址是动态生成的，取的是桥组中某一个物理端口的MAC地址（好像是第一个），这样，如果远程管理时就有麻烦：如果你动态调整网桥中的端口，如删除某个网卡出去，用于管理的虚拟网卡的地址就有可以改变，导致不能远程管理，盼指点如何解决此问题呢？也许看完整个代码就会也答案……*/ struct net_device dev; struct net_device_stats statistics; //网桥虚拟网卡的统计数据 rwlock_t hash_lock; //hash表的读写锁，这个表就是用于存放桥的MAC-PORT对应表 struct net_bridge_fdb_entry *hash[BR_HASH_SIZE]; //就是这张表了，也叫CAM表 struct timer_list tick; /*以下定义了STP协议所使用的信息，参见STP协议的相关定义*/ bridge_id designated_root; int root_path_cost; int root_port; int max_age; int hello_time; int forward_delay; bridge_id bridge_id; int bridge_max_age; int bridge_hello_time; int bridge_forward_delay; unsigned stp_enabled:1; unsigned topology_change:1; unsigned topology_change_detected:1; struct br_timer hello_timer; struct br_timer tcn_timer; struct br_timer topology_change_timer; struct br_timer gc_timer; int ageing_time; int gc_interval; }; 可以看出，桥中有几个重要的地方： 1、桥的端口成员：struct net_bridge_port *port_list; 2、桥的CAM表：struct net_bridge_fdb_entry *hash[BR_HASH_SIZE]; 3、桥的虚拟网卡 4、STP 桥的虚拟网卡是一个struct net_device设备，它在2.4中是如此庞大，要对它在这里进行分析无疑是非常困难的，改天大家一起讨论吧。 STP的相关成员的定义与STP包的结构是紧密相关的，看了其包结构，可以分析出这些成员了，不再一一列举了。 网桥中的端口，用struct net_bridge结构表示，它实际上表示的是接收该数据包的网桥的端口的相关信息： struct net_bridge_port { struct net_bridge_port *next; //网桥端口组中的下一个端口 struct net_bridge *br; //当前端口（接收数据包这个）所在的桥组 struct net_device *dev; //本端口所指向的物理网卡 int port_no; //本端口在网桥中的编号 port_id port_id; int state; int path_cost; bridge_id designated_root; int designated_cost; bridge_id designated_bridge; port_id designated_port; unsigned topology_change_ack:1; unsigned config_pending:1; int priority; struct br_timer forward_delay_timer; struct br_timer hold_timer; struct br_timer message_age_timer; }; 这个结构对应了内核缓存中的skb->dev->br_port; 整个网桥的源码框架就这样了，学习，查表，进行STP处理，数据传送。
第二部份，CAM表的学习与查找 前一章说过，CAM表的学习，是通过br_fdb_insert函数，而查找，则是调用了br_forward函数 1、CAM表的结构 每一个地址-端口对应的项称为fdb项，内核中使用链表来组织fdb，它是一个struct net_bridge_fdb_entry 类型： #define BR_HASH_BITS 8 #define BR_HASH_SIZE (1 << BR_HASH_BITS) struct net_bridge_fdb_entry { struct net_bridge_fdb_entry *next_hash; //用于CAM表连接的链表指针 struct net_bridge_fdb_entry **pprev_hash; //为什么是pprev不是prev呢？还没有仔细去研究 atomic_t use_count; //此项当前的引用计数器 mac_addr addr; //MAC地址 struct net_bridge_port *dst; //此项所对应的物理端口 unsigned long ageing_timer; //处理MAC超时 unsigned is_local:1; //是否是本机的MAC地址 unsigned is_static:1; //是否是静态MAC地址 }; 内核中，整个CAM表是用br->hash[hash_value]这个数组来存储的，其中hash_value是根据源MAC地址进行hash运算得出的一个值， 这样，br->hash[hash]就指向了此源MAC地址对应的fdb项所在的链表的首部。这样说可能有点复杂，可用下图来表示： br->hash[hash_0]->fdb1->fdb2->fdb3…… br->hash[hash_1]->fdb1->fdb2->fdb3…… br->hash[hash_2]->fdb1->fdb2->fdb3…… br->hash[hash_3]->fdb1->fdb2->fdb3…… …… 其中的hash_0、hash_1……是通过对源MAC地址进行hash运算求出的。so easy…… 2、br_fdb_insert /* * Function:br_fdb_insert * Purpose：网桥CAM表的学习，查询新收到的源MAC-端口在原来表中是否有变化，以便更新CAM表 * Arguments： * struct net_bridge *br=>当前网桥 * struct net_bridge_port *source=>源端口 * unsigned char *addr=>源地址 * int is_local=>是否为本地 * Return: * void */ void br_fdb_insert(struct net_bridge *br, struct net_bridge_port *source, unsigned char *addr, int is_local) { struct net_bridge_fdb_entry *fdb; int hash; /* * CAM表是一个数组，每个数组元素又是一个链表，这里根据源地址，求对应的hash值，也就是当前源地址在表中的对应的编号id， * 这样，就可以通过br->hash[id]来访问该地址对应的fdb项的链表了。 */ hash = br_mac_hash(addr); write_lock_bh(&br->hash_lock); /*加锁*/ fdb = br->hash[hash]; /*取得当前源地址对应的fdb项链表*/ /*如果链表不为空，则遍历该链表，找到地址匹配的项，然后替换它*/ while (fdb != NULL) { if (!fdb->is_local && !memcmp(fdb->addr.addr, addr, ETH_ALEN)) { __fdb_possibly_replace(fdb, source, is_local); write_unlock_bh(&br->hash_lock); return; } fdb = fdb->next_hash; } /*如果链表为空，则为新的fdb项分配空间，构建fdb项，然后构建hash 链表*/ fdb = kmalloc(sizeof(*fdb), GFP_ATOMIC); if (fdb == NULL) { write_unlock_bh(&br->hash_lock); return; } memcpy(fdb->addr.addr, addr, ETH_ALEN); atomic_set(&fdb->use_count, 1); fdb->dst = source; fdb->is_local = is_local; fdb->is_static = is_local; fdb->ageing_timer = jiffies; /*因为本项源地址对应的hash值已计算出来了，则直接将本项给当前桥br*/ __hash_link(br, fdb, hash); write_unlock_bh(&br->hash_lock); /*解锁*/ } 这个函数中涉及到三个重要函数： 1、br_mac_hask：计算地址对应的hash值； 2、__fdb_possibly_replace：替换fdb项； 3、__hash_link：将当前项fdb插入hash表中； A、br_mac_hask 函数用于计算地址对应的hash值。 将MAC地址逐字节左移两位，然后与下一字节值求异或，完成之后，再将高8位和低8位再异或，最后使用return x & (BR_HASH_SIZE - 1);将hash值限定在指定范围之内。 static __inline__ int br_mac_hash(unsigned char *mac) { unsigned long x; x = mac[0]; x = (x << 2) ^ mac[1]; x = (x << 2) ^ mac[2]; x = (x << 2) ^ mac[3]; x = (x << 2) ^ mac[4]; x = (x << 2) ^ mac[5]; x ^= x >> 8; /* * #define BR_HASH_BITS 8 * #define BR_HASH_SIZE (1 << BR_HASH_BITS) */ return x & (BR_HASH_SIZE - 1); } B、__fdb_possibly_replace 因为在链表的循环查找中，发现当前源地址已在表项中存在，所以，需要更新它，这是一个单纯的替换操作： static __inline__ void __fdb_possibly_replace(struct net_bridge_fdb_entry *fdb, struct net_bridge_port *source, int is_local) { if (!fdb->is_static || is_local) { fdb->dst = source; /*更新当前地址所对应的端口*/ fdb->is_local = is_local; fdb->is_static = is_local; fdb->ageing_timer = jiffies; } } C、__hash_link 函数将待插入项ent插入到hash值对应的桥的br->hash[hash]的链表的第一个项 static __inline__ void __hash_link(struct net_bridge *br, struct net_bridge_fdb_entry *ent, int hash) { /*让ent->next指向链表首部，这样后边br->hash[hash]=ent，于是链首指针就指向ent了*/ ent->next_hash = br->hash[hash]; if (ent->next_hash != NULL) ent->next_hash->pprev_hash = &ent->next_hash; /*回指上一个元素*/ br->hash[hash] = ent; ent->pprev_hash = &br->hash[hash]; /*ent->pprev回指链首指针*/ } 3、br_forward /* * Function:br_fdb_insert * Purpose：网桥CAM表的查找，查找待发送数据包目的MAC地址对应的fdb 表项 * Arguments： * struct net_bridge *br=>当前网桥 * unsigned char *addr=>待查找地址 * Return: * net_bridge_fdb_entry *=>查找到的fdb项，未查到则为NULL */ struct net_bridge_fdb_entry *br_fdb_get(struct net_bridge *br, unsigned char *addr) { struct net_bridge_fdb_entry *fdb; read_lock_bh(&br->hash_lock); /*加锁*/ fdb = br->hash[br_mac_hash(addr)]; /*计算地址对应的hash值*/ /*遍历链表，查找与地址相匹配的fdb项*/ while (fdb != NULL) { if (!memcmp(fdb->addr.addr, addr, ETH_ALEN)) { if (!has_expired(br, fdb)) { atomic_inc(&fdb->use_count); read_unlock_bh(&br->hash_lock); return fdb; } read_unlock_bh(&br->hash_lock); return NULL; } fdb = fdb->next_hash; } read_unlock_bh(&br->hash_lock); /*解锁*/ return NULL; } 这样，网桥中最重要的学习/查表的全过程就这样了，如果没有STP，那么全过程就是这样，当然，如果网桥 打开了STP开关，则网桥需要进行STP的相关处理，STP的处理，是网桥中的一个重要部份，将在下一章进行分析。
第三部份，STP的实现分析初步 一、STP的框架结构 STP发送的是BPDU包，该包有所有两种类型：配置和TCN（拓朴变更通知）； 对于BPDU包的处理，有两种：接收和发送（废话）， 对于配置类型的BPDU包的发送，它是靠定时器来完成的，参BPDU包的几个定时器参数； 对于TCP类型的BPDU包的发送，从名字可以看出来，它是当发现拓朴结构发生变更时发送的，如本机网桥配置的变化，物理接口的变动，分析其它机器变动后发出来的STP包等等。 BPDU的封包采用的是IEEE802封包（本想把封包结构的图片贴上来，找不着在哪儿上传图片）。 前面分析过， br_handle_frame函数中，当网桥开启了STP，且根据目的物理地址判断出这是一个STP包，则交给br_stp_handle_bpdu函数处理。 br_stp_handle_bpdu函数主要是判断是哪种类型的BPDU包，然后调用相关的处理函数，即： if(type==config) { br_received_config_bpdu(); } else if(type==tcn) { br_received_tcn_bpdu(); } 这是对接收到BPDU包的处理，关于config类型的BPDU包的发送，后面再分析；TCN包的发送，有一部份是在接收包处理过程中处理的（因为分析config类型的BPDU包的时候，发现拓朴变更，当然要发送TCN包了），所以这里一起来分析。 二、Config类型的BPDU包的接收处理 这个处理过程是在拆完BPDU包后，调用br_received_config_bpdu函数完成的。 还是得先交待一些理论的东西： STP协议最终是为了在网络中生成一棵无环状的树，以期消除广播风暴以及单播数据帧对网络的影响。它始终在选举三样东东： 1、根网桥； 2、根端口； 3、“指定端口”和“指定网桥” （这三个概念非常重要，如果你还不清楚，建议查阅相关文档先，否则下边的代码分析也无从谈起了） 然后再根据选举出来的这三个东东，确定端口的状态：阻塞、转发、学习、监听、禁用…… 要选举出这三样东东，得有一个判断标志，即算法，STP的判断标准是： 1、判断根桥ID，以最小的为优； 2、判断到根桥的最小路径开销； 3、确定最小发送发BID（Sender BID） 4、确定最小的端口ID 如果前面你查阅了BPDU的封包结构，根桥ID、最小路径开销、发送方网桥的ID、端口ID这几个概念应该没有问题了，不过这里还是简单交一下： 1、根桥ID，我们配置了网桥后，用brctl命令会发现8000.XXXXXX这样一串，这就是网桥的ID号，用一标识每一个网桥，后面的XXXX一般的桥的MAC地址，这样ID值就不会重复。根桥ID，是指网络中所有网桥的ID值最小的那一个，对应的具有根桥ID的桥，当然也是网络的根桥了； 2、最小路径开销 动态路由中也类似这个概念，不过这里用的不是跳数（局域网不比广域网，不一定跳数大就慢，比如跳数小，是10M链路，跳数大的却是千兆链路），最初的开销定义为1000M/链种带宽，当然，这种方式不适用于万兆网了……所以后来又有一个新的，对每一种链路定义一个常数值——详请请查阅相关资料； 3、发送方ID 网桥之前要收敛出一个无环状拓朴，就需要互相发送BPDU包，当然需要把自己的ID告诉对方，这样对方好拿来互相比较； 4、端口ID 端口ID由优先级+端口编号组成，用于标识某个桥的某个端口，后面比较时好用。 生成树算法就是利用上述四个参数在判断，判断过程总是相同的： 1、确定根桥，桥ID最小的（即把包中的桥ID，同自己以前记录的那个最小的桥ID相比，机器加电时，总是以自己的桥ID为根桥ID）的为根桥； 2、确定最小路径开销； 3、确定最小发送方ID； 4、确定最小的端口ID： 这四步非常地重要，后面的所以比较都是这四个步骤。 有了这些概念，来看看对config类型的BPDU包的处理： void br_received_config_bpdu(struct net_bridge_port *p, struct br_config_bpdu *bpdu) { struct net_bridge *br; int was_root; if (p->state == BR_STATE_DISABLED) return; br = p->br; read_lock(&br->lock); /*自己是根桥吗？用自己的br_ID和BPDU包中的根ID相比较*/ was_root = br_is_root_bridge(br); /*比桥BPDU包中的信息(bpdu)和原先的对应的信息(p)，如果需要更新，返回1，相同返回0，不需更新返回-1*/ if (br_supersedes_port_info(p, bpdu)) { /*刷新自己的相关信息*/ br_record_config_information(p, bpdu); /*进行root_bridge、port的选举*/ br_configuration_update(br); /*设置端口状态*/ br_port_state_selection(br); 以上这一段的逻辑概念很简单： 1、把收到的BPDU包中的参数同自己原先记录的相比较，（遵循前面说的四个比较步骤），以判断是否需要进行更新——br_supersedes_port_info(p, bpdu)。 2、如果判断需要进行更新，即上述四个步骤中，有任意一项有变动，则刷新自己的保存记录：br_record_config_information(p, bpdu); 3、因为有变动，就需要改变自己的配置了：br_configuration_update(br);即前面说的，根据四步判断后选举根桥（注：根桥不是在这里选举的，前文说过，它是定时器定时发送BPDU包，然后收到的机器只需改变自己的记录即可）、根端口、指定端口； 4、设置物理端口的转发状态：br_port_state_selection 2.1 br_supersedes_port_info(p, bpdu) /* called under bridge lock */ static int br_supersedes_port_info(struct net_bridge_port *p, struct br_config_bpdu *bpdu) { int t; /*第一步*/ t = memcmp(&bpdu->root, &p->designated_root, ; if (t < 0) return 1; else if (t > 0) return 0; /*第二步*/ if (bpdu->root_path_cost < p->designated_cost) return 1; else if (bpdu->root_path_cost > p->designated_cost) return 0; /*第三步，要同两个桥ID比：已记录的最小发送ID和自己的ID*/ t = memcmp(&bpdu->bridge_id, &p->designated_bridge, ; if (t < 0) return 1; else if (t > 0) return 0; if (memcmp(&bpdu->bridge_id, &p->br->bridge_id, ) return 1; /*第四步*/ if (bpdu->port_id <= p->designated_port) return 1; return 0; } 2.2 br_record_config_information 如果检测到有变动，则刷新自己的记录先： /* called under bridge lock */ static void br_record_config_information(struct net_bridge_port *p, struct br_config_bpdu *bpdu) { p->designated_root = bpdu->root; p->designated_cost = bpdu->root_path_cost; p->designated_bridge = bpdu->bridge_id; p->designated_port = bpdu->port_id; /*设置时间戳，关于STP的时间处理，后面来分析*/ br_timer_set(&p->message_age_timer, jiffies - bpdu->message_age); } p对应的四个成员的概念对照BPDU封包结构，不难理解其含义： p->designated_root： 指定的根网桥的网桥ID p->designated_cost ： 指定的到根桥的链路花销 p->designated_bridge： 指定的发送当前BPDU包的网桥的ID p->designated_port： 指定的发送当前BPDU包的网桥的端口的ID 2。3 br_configuration_update前面说过，根桥的选举不是在这里进行，这里进行根端口和指定端口的选举 /* called under bridge lock */ void br_configuration_update(struct net_bridge *br) { br_root_selection(br);/*选举根端口*/ br_designated_port_selection(br);/*选举指定端口*/ } 2.3.1 根端口的选举br_root_selection根端口的选举同样是以上四个步骤，只是有一点小技巧：它逐个遍历桥的每一个所属端口，找出一个符合条件的，保存下来，再用下一个来与之做比较，用变量root_port 来标志： /* called under bridge lock */ static void br_root_selection(struct net_bridge *br) { struct net_bridge_port *p; int root_port; root_port = 0; /*获得桥的所属端口列表*/ p = br->port_list; /* 这个循环非常重要，它遍历桥的每一个端口，进行以上四步判断，找到一个，将其“保存”下来，然后再用下一个与保存的相比较，直至遍历完，找到最优的那个，这个“保存”打了引号，是因为它仅仅是记当了端口编号：root_port = p->port_no;，然后再将其传递给比较函数br_should_become_root_port*/ while (p != NULL) { if (br_should_become_root_port(p, root_port)) root_port = p->port_no; p = p->next; } br->root_port = root_port; /*找完了还没有找到，则认为自己就是根桥……*/ if (!root_port) { br->designated_root = br->bridge_id; br->root_path_cost = 0; } /*否则记录相应的值*/ else { p = br_get_port(br, root_port); br->designated_root = p->designated_root; br->root_path_cost = p->designated_cost + p->path_cost; } } br_should_become_root_port函数用以判断端口p是否应该变成根端口，与它相比较的是原来那个根端口，函数第二个参数则为此的ID号，在函数中调用 br_get_port获取该端口： /* called under bridge lock */ static int br_should_become_root_port(struct net_bridge_port *p, int root_port) { struct net_bridge *br; struct net_bridge_port *rp; int t; br = p->br; /*若当前端口是关闭状态或为一个指定端口，则不参与选举，返回*/ if (p->state == BR_STATE_DISABLED || br_is_designated_port(p)) return 0; /*在根端口的选举中，根桥是没有选举权的*/ if (memcmp(&br->bridge_id, &p->designated_root, <= 0) return 0; /*没有指定等比较的端口ID（因为第一次它初始化为0的）*/ if (!root_port) return 1; /*获取待比较的根端口*/ rp = br_get_port(br, root_port); /*又是四大步，像打蓝球*/ t = memcmp(&p->designated_root, &rp->designated_root, ; if (t < 0) return 1; else if (t > 0) return 0; if (p->designated_cost + p->path_cost < rp->designated_cost + rp->path_cost) return 1; else if (p->designated_cost + p->path_cost > rp->designated_cost + rp->path_cost) return 0; t = memcmp(&p->designated_bridge, &rp->designated_bridge, ; if (t < 0) return 1; else if (t > 0) return 0; if (p->designated_port < rp->designated_port) return 1; else if (p->designated_port > rp->designated_port) return 0; if (p->port_id < rp->port_id) return 1; return 0; } 这样，遍历完成后，根端口就被选出来了。 2。3。2 指定端口的选举br_designated_port_selection /* called under bridge lock */ static void br_designated_port_selection(struct net_bridge *br) { struct net_bridge_port *p; p = br->port_list; while (p != NULL) { if (p->state != BR_STATE_DISABLED && br_should_become_designated_port(p)) br_become_designated_port(p); p = p->next; } } 事实上这个过程与根端口的选举过程极为类似，没有分析的必要了！ 2。3。3 端口状态选择 /* called under bridge lock */ void br_port_state_selection(struct net_bridge *br) { struct net_bridge_port *p; p = br->port_list; while (p != NULL) { if (p->state != BR_STATE_DISABLED) { if (p->port_no == br->root_port) { p->config_pending = 0; p->topology_change_ack = 0; br_make_forwarding(p); } else if (br_is_designated_port(p)) { br_timer_clear(&p->message_age_timer); br_make_forwarding(p); } else { p->config_pending = 0; p->topology_change_ack = 0; br_make_blocking(p); } } p = p->next; } } 函数的逻辑结构也很简单： 遍历整个桥所属端口： while (p != NULL) 如果端口已经DISABLED，则没有判断的必要了： p->state != BR_STATE_DISABLED 如果端口是根端口，或者是指定端口，就让让它forwarding，否则就让它blocking： if (p->port_no == br->root_port) { p->config_pending = 0; p->topology_change_ack = 0; br_make_forwarding(p); } else if (br_is_designated_port(p)) { br_timer_clear(&p->message_age_timer); br_make_forwarding(p); } else { p->config_pending = 0; p->topology_change_ack = 0; br_make_blocking(p); } /* called under bridge lock */ static void br_make_forwarding(struct net_bridge_port *p) { if (p->state == BR_STATE_BLOCKING) { printk(KERN_INFO "%s: port %i(%s) entering %s state\n", p->br->dev.name, p->port_no, p->dev->name, "listening"); p->state = BR_STATE_LISTENING; br_timer_set(&p->forward_delay_timer, jiffies); } } /* called under bridge lock */ static void br_make_blocking(struct net_bridge_port *p) { if (p->state != BR_STATE_DISABLED && p->state != BR_STATE_BLOCKING) { if (p->state == BR_STATE_FORWARDING || p->state == BR_STATE_LEARNING) br_topology_change_detection(p->br); printk(KERN_INFO "%s: port %i(%s) entering %s state\n", p->br->dev.name, p->port_no, p->dev->name, "blocking"); p->state = BR_STATE_BLOCKING; br_timer_clear(&p->forward_delay_timer); } } 都是设置p->state 相应状态位就可以了！！ 三、选举完成之后 实在不会取名字了，前面分析了br_received_config_bpdu中前面的判断、刷新、选举、设置端口状态的过程，然而，如果桥认为当前这个BPDU是一个“最优的”（即符合前面判断四步中的某一步），所作的动作不止于此： 1、如果因为这个BPDU导致拓朴变化了，如自己以前是根桥，现在不是了，需要发送TCN包，进行通告； 2、需要把这个BPDU包继续转发下去（如果自己收到数据的端口是根端口的话，那么就有可能有许多交换机（网桥）串在自己的指定端口下边，总得把这个包能过指定端口再发给它们吧，否则交换机就不叫交换机了） 指下来继续看代码： /*前面说的第1步*/ if (!br_is_root_bridge(br) && was_root) { br_timer_clear(&br->hello_timer); if (br->topology_change_detected) { br_timer_clear(&br->topology_change_timer); br_transmit_tcn(br); br_timer_set(&br->tcn_timer, jiffies); } } /*前面说的第2步*/ if (p->port_no == br->root_port) { br_record_config_timeout_values(br, bpdu); br_config_bpdu_generation(br); if (bpdu->topology_change_ack) br_topology_change_acknowledged(br); } tcn包的发送，呆会单独来分析，先来看br_config_bpdu_generation函数，这个函数也很简单：遍历桥的所有端口，如果是指定端口，就发送一个config 类型的BPDU包： /* called under bridge lock */ void br_config_bpdu_generation(struct net_bridge *br) { struct net_bridge_port *p; p = br->port_list; while (p != NULL) { if (p->state != BR_STATE_DISABLED && br_is_designated_port(p)) br_transmit_config(p); p = p->next; } } 然后就是层层函数调用，组包，最终是调用dev_queue_xmit函数发送出去的。 如果收到这个BPDU包，不是“最优”的，而接收数据包的接口不是根端口，直接将转发出去就可以了，起个中继的作用： else if (br_is_designated_port(p)) { br_reply(p); } br_reply同样调用了br_transmit_config函数
