Linux IPv4路由子系统深度解析

引言

路由是网络通信的核心环节，负责确定数据包从源到目的地的传输路径。Linux内核的IPv4路由子系统是一个复杂而高效的体系，它不仅要处理常规的路由查找，还要应对网络拓扑变化、性能优化和各种异常情况。本文将深入分析Linux 4.19内核中的IPv4路由实现，揭示其内部工作机制和设计哲学。

系统概述

Linux IPv4路由子系统位于网络栈的核心位置，主要职责包括：

1. 路由查找：根据目标IP地址确定下一跳

2. 路由缓存：缓存常用路由以提高性能

3. 路由更新：处理网络变化和路由更新

4. 异常处理：管理PMTU变化、重定向等特殊情况

5. 统计监控：提供路由使用情况和性能统计

核心数据结构

路由表项（rtable）

struct rtable {struct dst_entry dst;        // 目标入口基础结构int rt_genid;                // 生成标识符，用于检测过期路由unsigned int rt_flags;       // 路由标志（如RTCF_LOCAL、RTCF_MULTICAST）__u16 rt_type;               // 路由类型（RTN_UNICAST、RTN_LOCAL等）