从Linux5.9看Icmp的处理流程是怎样的
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发送icmp包的流程
下面以udp为例看看什么时候会发送destination unreachable包。我们从收到一个udp包开始分析，具体函数是udp_rcv。
int udp_rcv(struct sk_buff *skb){ return __udp4_lib_rcv(skb, &udp_table, IPPROTO_UDP); } int __udp4_lib_rcv(struct sk_buff *skb, struct udp_table *udptable, int proto){ struct sock *sk; struct udphdr *uh; unsigned short ulen; struct rtable *rt = skb_rtable(skb); __be32 saddr, daddr; struct net *net = dev_net(skb->dev); bool refcounted; // udp头 uh = udp_hdr(skb); ulen = ntohs(uh->len); // 源目的ip saddr = ip_hdr(skb)->saddr; daddr = ip_hdr(skb)->daddr; // 头部指示大小比实际数据小 if (ulen > skb->len) goto short_packet; if (proto == IPPROTO_UDP) { uh = udp_hdr(skb); } sk = skb_steal_sock(skb, &refcounted); // 广播或多播 if (rt->rt_flags & (RTCF_BROADCAST|RTCF_MULTICAST)) return __udp4_lib_mcast_deliver(net, skb, uh, saddr, daddr, udptable, proto); // 单播，根据地址信息找到对应的socket sk = __udp4_lib_lookup_skb(skb, uh->source, uh->dest, udptable); // 找到则挂到socket下 if (sk) return udp_unicast_rcv_skb(sk, skb, uh); // 找不到socket则回复一个ICMP_DEST_UNREACH icmp包 icmp_send(skb, ICMP_DEST_UNREACH, ICMP_PORT_UNREACH, 0); kfree_skb(skb); return 0; }我们看到当通过ip包信息找不到对应socket的时候，就会发送一个icmp包给发送端。icmp包结构如下。
收到icmp包的处理流程
我们从收到ip包开始分析。
int ip_rcv(struct sk_buff *skb, struct net_device *dev, struct packet_type *pt, struct net_device *orig_dev){ struct net *net = dev_net(dev); skb = ip_rcv_core(skb, net); if (skb == NULL) return NET_RX_DROP; return NF_HOOK(NFPROTO_IPV4, NF_INET_PRE_ROUTING, net, NULL, skb, dev, NULL, ip_rcv_finish); }ip层收到包后会继续执行ip_rcv_finish。
static int ip_rcv_finish(struct net *net, struct sock *sk, struct sk_buff *skb){ struct net_device *dev = skb->dev; int ret; ret = ip_rcv_finish_core(net, sk, skb, dev, NULL); if (ret != NET_RX_DROP) ret = dst_input(skb); return ret; }接着执行dst_input
static inline int dst_input(struct sk_buff *skb){ return skb_dst(skb)->input(skb); }input对应的是ip_local_deliver。
int ip_local_deliver(struct sk_buff *skb){ struct net *net = dev_net(skb->dev); return NF_HOOK(NFPROTO_IPV4, NF_INET_LOCAL_IN, net, NULL, skb, skb->dev, NULL, ip_local_deliver_finish); }接着执行ip_local_deliver_finish。
static int ip_local_deliver_finish(struct net *net, struct sock *sk, struct sk_buff *skb){ __skb_pull(skb, skb_network_header_len(skb)); rcu_read_lock(); ip_protocol_deliver_rcu(net, skb, ip_hdr(skb)->protocol); rcu_read_unlock(); return 0; }ip_local_deliver_finish会执行ip_protocol_deliver_rcu进一步处理，ip_protocol_deliver_rcu的最后一个入参是ip包里的协议字段(上层协议)。
void ip_protocol_deliver_rcu(struct net *net, struct sk_buff *skb, int protocol){ const struct net_protocol *ipprot; int raw, ret; resubmit: // 根据协议找到对应的处理函数，这里是icmp ipprot = rcu_dereference(inet_protos[protocol]); if (ipprot) { ret = INDIRECT_CALL_2(ipprot->handler, tcp_v4_rcv, udp_rcv, skb); if (ret < 0) { protocol = -ret; goto resubmit; } __IP_INC_STATS(net, IPSTATS_MIB_INDELIVERS); } }INDIRECT_CALL_2是一个宏。
#define INDIRECT_CALL_1(f, f1, ...) \ ({ \ likely(f == f1) ? f1(__VA_ARGS__) : f(__VA_ARGS__); \ })#define INDIRECT_CALL_2(f, f2, f1, ...) \ ({ \ likely(f == f2) ? f2(__VA_ARGS__) : \ INDIRECT_CALL_1(f, f1, __VA_ARGS__); \ })因为这里的protocol是icmp协议。所以会执行icmp对应的handler。那么对应的是哪个函数呢?我们看看inet_protos是什么。
struct net_protocol __rcu *inet_protos[MAX_INET_PROTOS] __read_mostly; int inet_add_protocol(const struct net_protocol *prot, unsigned char protocol){ return !cmpxchg((const struct net_protocol **)&inet_protos[protocol], NULL, prot) ? 0 : -1; }我们看到inet_add_protocol函数是注册协议和对应处理函数的。我们再来看看哪里会调用这个函数。
static int __init inet_init(void) { inet_add_protocol(&icmp_protocol, IPPROTO_ICMP); inet_add_protocol(&udp_protocol, IPPROTO_UDP); ... }在内核初始化的时候会注册一系列的协议和处理函数。下面我们看看icmp的函数集。
static const struct net_protocol icmp_protocol = { .handler = icmp_rcv, .err_handler = icmp_err, .no_policy = 1, .netns_ok = 1, };我们看到handler是icmp_rcv。
int icmp_rcv(struct sk_buff *skb){ struct icmphdr *icmph; struct rtable *rt = skb_rtable(skb); struct net *net = dev_net(rt->dst.dev); bool success; // icmp头 icmph = icmp_hdr(skb); success = icmp_pointers[icmph->type].handler(skb); }icmp_rcv根据icmp包的信息做进一步处理。我看看icmp_pointers的定义。
static const struct icmp_control icmp_pointers[NR_ICMP_TYPES + 1] = { ... [ICMP_DEST_UNREACH] = { .handler = icmp_unreach, .error = 1, }, };这里我们只关注ICMP_DEST_UNREACH的处理。
static bool icmp_unreach(struct sk_buff *skb){ ... icmp_socket_deliver(skb, info); }继续看icmp_socket_deliver
static void icmp_socket_deliver(struct sk_buff *skb, u32 info){ const struct iphdr *iph = (const struct iphdr *) skb->data; const struct net_protocol *ipprot; int protocol = iph->protocol; // 根据ip头的协议字段找到对应协议处理，这里的iph是触发错误的原始ip头，不是收到icmp包的ip头，所以protocol是udp ipprot = rcu_dereference(inet_protos[protocol]); if (ipprot && ipprot->err_handler) ipprot->err_handler(skb, info); }接着执行udp的err_handler，是udp_err
int udp_err(struct sk_buff *skb, u32 info){ return __udp4_lib_err(skb, info, &udp_table);}int __udp4_lib_err(struct sk_buff *skb, u32 info, struct udp_table *udptable){ struct inet_sock *inet; const struct iphdr *iph = (const struct iphdr *)skb->data; struct udphdr *uh = (struct udphdr *)(skb->data+(iph->ihl<<2)); const int type = icmp_hdr(skb)->type; const int code = icmp_hdr(skb)->code; bool tunnel = false; struct sock *sk; int harderr; int err; struct net *net = dev_net(skb->dev); // 根据报文信息找到对应socket sk = __udp4_lib_lookup(net, iph->daddr, uh->dest, iph->saddr, uh->source, skb->dev->ifindex, inet_sdif(skb), udptable, NULL); err = 0; harderr = 0; inet = inet_sk(sk); switch (type) { case ICMP_DEST_UNREACH: err = EHOSTUNREACH; if (code <= NR_ICMP_UNREACH) { harderr = icmp_err_convert[code].fatal; err = icmp_err_convert[code].errno; } break; ... } // 设置错误信息到socket sk->sk_err = err; sk->sk_error_report(sk); out: return 0; }__udp4_lib_err设置了错误信息，然后调用sk_error_report。sk_error_report是在调用socket函数时赋值的(具体在sock_init_data函数)。
sk->sk_error_report = sock_def_error_report;
接着看sock_def_error_report
static void sock_def_error_report(struct sock *sk){ struct socket_wq *wq; rcu_read_lock(); wq = rcu_dereference(sk->sk_wq); if (skwq_has_sleeper(wq)) wake_up_interruptible_poll(&wq->wait, EPOLLERR); sk_wake_async(sk, SOCK_WAKE_IO, POLL_ERR); rcu_read_unlock();}static inline void sk_wake_async(const struct sock *sk, int how, int band){ if (sock_flag(sk, SOCK_FASYNC)) { rcu_read_lock(); sock_wake_async(rcu_dereference(sk->sk_wq), how, band); rcu_read_unlock(); } }我们看到如果进程阻塞在socket则会被唤醒，或者设置了SOCK_FASYNC标记则收到信号。
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