BPF_PROG_TYPE_FLOW_DISSECTOR

概述

流分解器（Flow dissector）是一個從資料包中解析元資料的例程。它在網路子系統的各個地方（RFS、流雜湊等）都有使用。

BPF 流分解器試圖在 BPF 中重新實現基於 C 的流分解器邏輯，以獲得 BPF 驗證器的所有好處（即指令數量和尾呼叫的限制）。

API

BPF 流分解器程式在 __sk_buff 上操作。然而，只允許使用有限的欄位集：data、data_end 和 flow_keys。flow_keys 是 struct bpf_flow_keys，包含流分解器的輸入和輸出引數。

輸入引數為：

  • nhoff - 網路頭部的初始偏移量

  • thoff - 傳輸頭部的初始偏移量，初始化為 nhoff

  • n_proto - L3 協議型別，從 L2 頭部解析

  • flags - 可選標誌

流分解器 BPF 程式應填充 struct bpf_flow_keys 的其餘欄位。輸入引數 nhoff/thoff/n_proto 也應進行相應調整。

BPF 程式的返回碼要麼是 BPF_OK 表示成功分解，要麼是 BPF_DROP 表示解析錯誤。

__sk_buff->data

在沒有 VLAN 的情況下，BPF 流分解器的初始狀態如下：

+------+------+------------+-----------+
| DMAC | SMAC | ETHER_TYPE | L3_HEADER |
+------+------+------------+-----------+
                            ^
                            |
                            +-- flow dissector starts here

skb->data + flow_keys->nhoff point to the first byte of L3_HEADER
flow_keys->thoff = nhoff
flow_keys->n_proto = ETHER_TYPE

在 VLAN 的情況下，流分解器可以以兩種不同的狀態被呼叫。

VLAN 解析前

+------+------+------+-----+-----------+-----------+
| DMAC | SMAC | TPID | TCI |ETHER_TYPE | L3_HEADER |
+------+------+------+-----+-----------+-----------+
                      ^
                      |
                      +-- flow dissector starts here

skb->data + flow_keys->nhoff point the to first byte of TCI
flow_keys->thoff = nhoff
flow_keys->n_proto = TPID

請注意，TPID 可以是 802.1AD，因此 BPF 程式對於雙標籤資料包可能需要解析兩次 VLAN 資訊。

VLAN 解析後

+------+------+------+-----+-----------+-----------+
| DMAC | SMAC | TPID | TCI |ETHER_TYPE | L3_HEADER |
+------+------+------+-----+-----------+-----------+
                                        ^
                                        |
                                        +-- flow dissector starts here

skb->data + flow_keys->nhoff point the to first byte of L3_HEADER
flow_keys->thoff = nhoff
flow_keys->n_proto = ETHER_TYPE

在這種情況下，VLAN 資訊已在流分解器之前處理，BPF 流分解器無需處理它。

這裡的要點如下：BPF 流分解器程式可以在包含可選 VLAN 頭的情況下被呼叫，並且應該優雅地處理兩種情況：存在單個或雙個 VLAN 以及不存在 VLAN。同一個程式可以用於這兩種情況，並且必須仔細編寫以處理這兩種情況。

標誌

flow_keys->flags 可能包含可選的輸入標誌，其作用如下：

  • BPF_FLOW_DISSECTOR_F_PARSE_1ST_FRAG - 告訴 BPF 流分解器繼續解析第一個分片；預設的預期行為是流分解器在發現數據包已分片後立即返回；由 eth_get_headlen 用於估算 GRO 的所有頭部的長度。

  • BPF_FLOW_DISSECTOR_F_STOP_AT_FLOW_LABEL - 告訴 BPF 流分解器在到達 IPv6 流標籤時停止解析；由 ___skb_get_hash 用於獲取流雜湊。

  • BPF_FLOW_DISSECTOR_F_STOP_AT_ENCAP - 告訴 BPF 流分解器在到達封裝頭部時停止解析；由路由基礎設施使用。

參考實現

請參閱 tools/testing/selftests/bpf/progs/bpf_flow.c 獲取參考實現，並參閱 tools/testing/selftests/bpf/flow_dissector_load.[hc] 獲取載入器。bpftool 也可以用於載入 BPF 流分解器程式。

參考實現組織如下：

  • jmp_table 對映，包含每個支援的 L3 協議的子程式。

  • _dissect 例程 - 入口點；它進行輸入 n_proto 解析並執行 bpf_tail_call 到相應的 L3 處理器。

由於 BPF 目前不支援迴圈（或任何跳回），因此使用 jmp_table 來處理多層封裝（和 IPv6 選項）。

當前限制

BPF 流分解器不支援匯出所有核心中基於 C 的實現可以匯出的元資料。值得注意的例子是單 VLAN (802.1Q) 和雙 VLAN (802.1AD) 標籤。請參閱 struct bpf_flow_keys 以獲取當前可以從 BPF 上下文匯出的資訊集。

當 BPF 流分解器附加到根網路名稱空間（機器範圍策略）時，使用者無法在其子網路名稱空間中覆蓋它。