分享

Linux的网桥中的STP的实现分析初步

 A_Geek 2013-07-08

Linux的网桥中的STP的实现分析初步

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, Linux的网桥中的STP的实现分析初步 - windyautumn - windyautumn的博客;
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, Linux的网桥中的STP的实现分析初步 - windyautumn - windyautumn的博客;
if (t < 0)
return 1;
else if (t > 0)
return 0;
if (memcmp(&bpdu->bridge_id, &p->br->bridge_id, Linux的网桥中的STP的实现分析初步 - windyautumn - windyautumn的博客)
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, Linux的网桥中的STP的实现分析初步 - windyautumn - windyautumn的博客 <= 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, Linux的网桥中的STP的实现分析初步 - windyautumn - windyautumn的博客;
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, Linux的网桥中的STP的实现分析初步 - windyautumn - windyautumn的博客;
if (t < 0)

    本站是提供个人知识管理的网络存储空间,所有内容均由用户发布,不代表本站观点。请注意甄别内容中的联系方式、诱导购买等信息,谨防诈骗。如发现有害或侵权内容,请点击一键举报。
    转藏 分享 献花(0

    0条评论

    发表

    请遵守用户 评论公约

    类似文章 更多