Linux內(nèi)核分析 端口哈希桶

端口哈希桶

在inet_csk_get_port函數(shù)中的變量聲名中有如下幾個結(jié)構(gòu)體：

struct inet_hashinfo *hinfo = sk- >sk_prot- >h.hashinfo;
struct inet_bind_hashbucket *head;
struct inet_bind_bucket *tb = NULL;

其中strcut inet_hashinfo是用來封裝各種協(xié)議的綁定哈希表，具體定義如下所示，這個結(jié)構(gòu)體在[Linux內(nèi)核角度分析服務(wù)器Listen細(xì)節(jié)中介紹過，具體地，struct inet_bind_hashbcket是bind相關(guān)的哈希桶，bhash_size是bind哈希桶的大小。

struct inet_hashinfo {
 struct inet_ehash_bucket *ehash;
 spinlock_t   *ehash_locks;
 unsigned int   ehash_mask;
 unsigned int   ehash_locks_mask;
 struct inet_bind_hashbucket *bhash;

 unsigned int   bhash_size;
 struct inet_listen_hashbucket listening_hash[INET_LHTABLE_SIZE]
     ____cacheline_aligned_in_smp;
};

struct inet_bind_hashbcket哈希桶的具體定義如下，其中chain代表著各個桶的哈希隊列，用來鏈接具有同一哈希值的哈希元素

struct inet_bind_hashbucket {
 spinlock_t  lock;
 struct hlist_head chain;
};

具體每個桶結(jié)構(gòu)是struct inet_bind_bucket:

struct inet_bind_bucket {
 possible_net_t  ib_net;
 unsigned short  port;
 signed char  fastreuse;
 signed char  fastreuseport;
 kuid_t   fastuid;
#if IS_ENABLED(CONFIG_IPV6)
 struct in6_addr  fast_v6_rcv_saddr;
#endif
 __be32   fast_rcv_saddr;
 unsigned short  fast_sk_family;
 bool   fast_ipv6_only;
 struct hlist_node node;
 struct hlist_head owners;
};

初次看到這幾個結(jié)構(gòu)體可能比較亂，下面用圖進(jìn)行描述：

由上圖所示，每個綁定的端口號經(jīng)過哈希計算都會掛在相應(yīng)的chain鏈表上，chain鏈表上是一個個的桶結(jié)構(gòu)，同一個chain上的節(jié)點(diǎn)具有相同的哈希值(通過端口號計算)，桶結(jié)構(gòu)inet_bind_bucket包含對應(yīng)的端口號port、owners等信息，owners對應(yīng)：該端口號對應(yīng)的tcp_sock實(shí)例，如果該port支持復(fù)用，那么owners可能掛著多個tcp_sock節(jié)點(diǎn)。

在struct inet_bind_bucket中有一個關(guān)鍵的成員：signed char fastreuse

為了避免每次都遍歷 inet_bind_bucket 的 owners 字段 來獲知是否所有的 sock 都設(shè)置了 sk_reuse 字段，并且不是在 TCP_LISTEN 狀態(tài)。在 inet_bind_bucket 結(jié)構(gòu)體中設(shè)置了 fastreuse 字段。如果 owners 沒有元素，那么這 個字段為真。此后每次添加一個新的 sock 到 owners 中的時候，如果它設(shè)置了 sk_reuse 并且不在 TCP_LISTEN 狀態(tài)，就維持 fastreuse 為真，否則設(shè)置它為假。