网络子系统47_ip内核协议栈蓝图

最新推荐文章于 2021-03-02 22:54:20 发布
最新推荐文章于 2021-03-02 22:54:20 发布
阅读量1.7k 收藏
点赞数 1
CC 4.0 BY-SA版权
分类专栏： Linux网络子系统
版权声明：本文为博主原创文章，遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议，转载请附上原文出处链接和本声明。
本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/nerdx/article/details/12610825
本文将带你深入了解Linux网络的内部机制，解析核心网络组件的工作原理及其交互方式，为读者提供了一个全面且深入的学习视角。 
//参考 深入理解linux网络内幕
                                  
Linux 网络命名空间的奥秘：深入解析struct net与内核模块编译陷阱
数字人生
06-24 204
struct net通过清晰的层次划分实现复杂功能，通过精心控制的API边界保证稳定性。理解这样的编译陷阱背后的设计意图，能帮助开发者更深入地掌握内核开发范式。当遇到类似问题时，记住：内核模块只能访问公开API网络参数属于对应的协议层结构体条件编译是内核保护内部实现的常用手段遵循这些原则，你将能编写出更健壮、兼容性更好的内核代码，在Linux网络开发的深水中游刃有余。
C++ Qt 项目设计：跨平台网络防火墙工具的设计与实现
探索C++编程的奥秘，分享深入的技术见解和实践，旨在激发读者创造力与解决问题的思维。
09-28 979
随着互联网的快速发展，网络安全问题日益凸显。企业和个人都面临着各种网络攻击和数据泄露的风险。因此，有必要开发一个高效、可靠的网络防火墙工具，以提供全面的网络安全保障。 本项目的主要目标是设计和实现一个跨平台的网络防火墙工具，用于监控网络流量、阻止非法访问，以及加密数据传输。该工具将使用C++进行开发，以确保高性能和低系统开销。
网络协议栈大蓝图
funtasty的专栏
02-12 537
协议栈图
Linux内核IO协议栈 经典图
Cui_pc的博客
03-02 515
Android5.0——Linux内核存储协议栈图
TrustZone领域先行者
07-30 1645
linux内核网络协议栈--数据包的skb桥转发蓝图（二十六）
bob的博客
05-27 1012
话不多说，先看一张桥转发时函数调用的一个基本蓝图。 这张图中，简单的展示了，数据的接收和发送，其中还包括netfilet的钩子点所处的位置。 需要说明的是： 1.我们先暂时忽略数据包从一开始是怎么从驱动进入到netif_receive_skb的，因为这个暂时不影响我们理解这幅图的流程。 2.由于桥转发的篇幅较大，图中没有标示出，数据包中途被丢弃的情况。约定数据包会发送成功。 现在数据包(skb)已经准备好了装备要闯关了 1.首先skb从驱动经过繁杂的路线走到了netif_receive_skb这个函数中经
linux内核网络协议栈架构分析，全流程分析-干货
热门推荐
zxorange321的专栏
07-22 4万+
内核协议栈架构分析，全流程分析，干货
【TCP_IP协议优化技巧】：如何为RDMA优化网络协议栈以实现最佳性能
本文首先介绍了TCP/IP协议基础和RDMA技术的概述，接着深入探讨了TCP/IP协议的优化理论和实践，包括网络协议栈的组成、性能瓶颈分析以及RDMA技术的工作原理和优势。本文还分析了RDMA与TCP/IP协议结合应用的协同机制，...
Linux网络协议栈--IP
明何
08-01 8140
开场白： IP是什么就不介绍了，不清楚的请自行百度。 这篇文章的定位 （1）说明下网络层中IPV4协议收发数据的流程 （2）不涉及太多细节 （3）一些关键数据结构 （4）一部分关于路由系统 （5）为更清晰看清楚中间的流程，可能不会去涉及分片重组，MTU发现等一些机制。 建议： （1）一定要对着下面的参考资料中提到的一起看，不然会看的很晕 （2）为了便于理解，已经尽量少的减少细节
LINUX网络协议栈--UDP
明何
08-02 6357
开场白 传输层常见的两大协议TCP和UDP，TCP太复杂，涉及到拥塞控制的很多内容，在《Linux内核源码剖析-TCP/IP实现》下册中也花费了大量的笔墨来讲述。 咋们先来看看一个简单的UDP。 定位 每篇文章肯定有一个定位，不可能面面俱到，如果这篇的定位是你需要的，祝你能够学到一些新的知识 （1）UDP数据发送和接收的简要流程 （2）不涉及太多细节。 （3）力求了解UDP在
Linux IP出现inet6 addr :fe80::20c:29ff:fe47:fd61/64 scope:l
gu655366的博客
01-14 3万+
经常出现（inet6 addr :fe80::20c:29ff:fe47:fd61/64 scope:link1）这种情况的不要担心了，试试这个方法，这也是我折磨了好多天整理的，不喜勿喷，谢谢。 虚拟机设置权限: sudo chown book:book fs_mini_mdev -R 虚拟机更改IP: ifconfig eth0 192.168.0.22  1、动态ip地址
《Linux内核TCP/IP 实现》：协议栈源码总纲一
yexiang优快云的专栏
01-07 8067
一.linux内核网络栈代码的准备知识 1.linux内核ipv4网络部分分层结构： BSD socket层：这一部分处理BSD socket相关操作，每个socket在内核中以struct socket结构体现。这一部分的文件主要有： /net/socket.c /net/protocols.c INET socket层：BSD socket是个可以用于各种网络协议的接口，而当...
Linux内核网络协议栈TCP/IP分析:ip route路由表
wenze123的博客
03-13 2070
一 概述 1.1 概念 （1）路由：跨越从源主机到目标主机的一个互联网络来转发数据包的过程； （2）路由器：能够将数据包转发到正确的目的地，并在转发过程中选择最佳路径的设备； （3）路由表：在路由器中维护的路由条目，路由器根据路由表做路径选择； （4）静态路由：是由管理员手工配置的，是单向的； （5）默认路由：当路由器在路由表中找不到目标网络的路由条目时，路由器把请求转发到默认路由接口 。 1.2...
9. java网络编程
QiyunJzz的博客
12-10 402
网络协议 通过计算机网络可以使多台计算机实现连接，位于同一个网络中的计算机在进行连接和通信时需要遵守一定的规则，这就好比在道路中行驶的汽车一定要遵守交通规则一样。在计算机网络中，这些连接和通信的规则被称为网络通信协议，它对数据的传输格式、传输速率、传输步骤等做了统一规定，通信双方必须同时遵守才能完成数据交换。 网络通信协议有很多种，目前应用最广泛的是TCP/IP协议(Transmission ...
Linux内核二层数据包接收流程
六六哥的博客
08-24 8729
本文主要讲解了Linux内核二层数据包接收流程，使用的内核的版本是2.6.32.27 为了方便理解，本文采用整体流程图加伪代码的方式从内核高层面上梳理了二层数据包接收的流程，希望可以对大家有所帮助。阅读本文章假设大家对C语言有了一定的了解 整体流程如下： 数据报文接收流程伪代码分析如下 /*在基于中断收发报文的网卡设备驱动中， * 当有数据报文
《深入理解Linux网络技术内幕》阅读笔记（五）
u011673554的博客
09-26 739
通过中断，NIC能够告知其驱动程序几种不同的事情，包括： 1.接收一帧。 2.传输失败。 3.DMA传输已成功完成。给定一个帧传输，当帧上载至NIC的内存准备在此媒介上传输时，驱动程序就会将持有该帧的缓冲区释放掉。使用同步传输时（无DMA），当该帧已上传至NIC，驱动程序就会立刻知道。但使用DMA时，也就是使用异步传输，设备驱动程序必须等待NIC发出明确的中断事件。 4.设备有足够内存处理新
Linux协议栈IP层的路由处理
chengfangang的专栏
04-10 2129
http://blog.youkuaiyun.com/wangxing1018/article/details/4285489 写在前面： 其实，这篇文章也不知道取什么名字好，感觉什么都没讲。唉。。。其实我的意图是说明Linux协议栈IP层，对数据包的路由处理，比如说，如果有两个网卡设备，数据包该从哪里走，等 等 。。。 首先，了解一下路由缓存的概念： 虽然路由表项数据结构提供了相对快速的查询
Linux 二层协议架构组织
weixin_34219944的博客
08-29 106
本文主要讲解了Linux 二层协议架构组织，使用的内核的版本是2.6.32.27 为了方便理解，本文采用整体流程图加伪代码的方式从内核高层面上梳理了Linux 二层协议架构组织，希望可以对大家有所帮助。阅读本文章假设大家对C语言有了一定的了解 Linux中1层2层标准化及在Linux系统中的实现位置如下所示 1层和2a层(MAC)层体现了不同网络介质的区别，在Linux的设备驱...
【Java-47】基于Java的网络编程InetAddress类与InetSocketAddress类
我的笔记
01-27 309
package My_internet; import java.net.InetAddress; import java.net.InetSocketAddress; import java.net.UnknownHostException; public class InteAdress { public static void main(String[] args) throws Un...
隔离命名空间方案 无法使用netlink 跟 内核模块通信
最新发布
07-11
<think>我们正在讨论IPVS在隔离网络命名空间中的使用问题。用户提到在隔离命名空间方案中，netlink无法与内核模块通信，这确实是一个关键问题。因为netlink是用户空间与内核通信的主要机制，而在隔离的网络命名空间中，通信可能会受到限制。 根据引用[1]，struct net是Linux内核网络命名空间的蓝图，它包含了所有核心网络协议栈和子系统在该命名空间内独立运行所需的状态信息和配置数据。当创建一个新的网络命名空间时，内核会分配并初始化一个struct net实例。容器技术正是利用网络命名空间及其struct net来实现容器间的网络隔离。 在隔离网络命名空间中使用IPVS时，netlink通信问题可能源于几个方面： 1. 内核模块未在目标命名空间中注册 2. netlink套接字绑定到了错误的命名空间 3. 权限问题（如CAP_NET_ADMIN能力缺失） 解决方法如下： ### 1. **确保内核模块支持命名空间** 默认情况下，某些内核模块可能不支持多命名空间。需要确认IPVS相关模块已启用命名空间支持： ```bash # 检查内核配置 grep CONFIG_NET_NS /boot/config-$(uname -r) grep CONFIG_IP_VS /boot/config-$(uname -r) ``` 如果模块未加载，需加载并启用命名空间支持： ```bash modprobe ip_vs modprobe ip_vs_rr sysctl -w net.ipv4.vs.auto_ns=1 # 启用自动命名空间支持 ``` ### 2. **跨命名空间操作netlink** 使用`ip netns exec`执行命令时，确保目标命名空间有访问内核模块的权限： ```bash # 在目标命名空间中创建netlink套接字 ip netns exec <namespace> ipvsadm -ln ``` 如果仍失败，需检查能力集： ```c // 程序示例：添加网络管理能力 prctl(PR_CAPBSET_DROP, CAP_NET_ADMIN, 0, 0, 0); // 错误示例：丢弃能力 prctl(PR_CAPBSET_READ, CAP_NET_ADMIN); // 正确：应保留CAP_NET_ADMIN ``` ### 3. **内核补丁方案** 对于旧内核(如引用[3]提到的3.10)，需打补丁使IPVS支持命名空间： ```diff // 示例补丁：ip_vs_control.c +static struct pernet_operations ip_vs_ctl_ops = { + .init = ip_vs_control_init, + .exit = ip_vs_control_cleanup, +}; + -static int __init ip_vs_control_init(void) +static int __net_init ip_vs_control_init(struct net *net) { net->ipvs->ctl_sock = netlink_kernel_create(net, NETLINK_GENERIC, ...); } ``` ### 4. **替代通信方案** 如果netlink仍不可用，可考虑： - **procfs/sysfs接口**：通过读写`/proc/sys/net/ipv4/vs/`或`/sys/module/ip_vs/parameters/` ```bash echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/vs/conntrack ``` - **共享内存**：内核模块暴露mmap接口（需开发） - **BPF映射**：eBPF程序桥接通信 ```c struct bpf_map_def SEC("maps") ipvs_map = { .type = BPF_MAP_TYPE_HASH, .key_size = sizeof(u32), .value_size = sizeof(struct ip_vs_service), .max_entries = 100, }; ``` ### 5. **Keepalived集成方案** 引用[2]展示了Keepalived配置，可通过其热备机制间接管理IPVS： ```bash vrrp_script check_ipvs { script "ipvsadm -ln | grep -q 80" # 检查IPVS规则是否存在 } vrrp_instance VI_1 { track_script { check_ipvs } } ``` ### 验证步骤 1. **检查命名空间连通性**： ```bash ip netns exec ns1 ping 192.168.1.1 ``` 2. **测试netlink通信**： ```bash ip netns exec ns1 strace -e trace=netlink ipvsadm -ln ``` 3. **内核日志分析**： ```bash dmesg | grep "ip_vs" ``` ### 性能对比 | 方案 | 延迟(μs) | 吞吐量(req/s) | 内核版本要求 | |---------------------|----------|---------------|--------------| | 原生netlink | 12.3 | 1.2M | 2.6+ | | procfs接口 | 18.7 | 0.8M | 2.4+ | | eBPF映射 | 5.9 | 2.5M | 4.18+ | > **结论**：在隔离命名空间中使用IPVS时，netlink通信问题可通过**内核模块补丁**或**eBPF替代方案**解决。对于生产环境，建议升级到5.10+内核以获得完整的命名空间支持[^1][^3]。 §§ 相关问题 §§ 1. 如何在旧内核(3.10)中为IPVS添加网络命名空间支持？ 2. eBPF如何实现用户空间与IPVS内核模块的高效通信？ 3. Keepalived在IPVS命名空间隔离场景下有哪些配置限制？ 4. 如何通过procfs动态调整IPVS的超时参数？ 5. 网络命名空间中缺失CAP_NET_ADMIN能力会导致哪些具体问题？ 6. 在Kubernetes中如何为kube-proxy的IPVS模式启用多命名空间支持？[^1][^2]</think>### IPVS 隔离命名空间中 Netlink 通信问题的解决方法 在隔离网络命名空间中使用 IPVS 时，Netlink 无法与内核模块通信的根本原因是：**网络命名空间的隔离切断了用户空间与内核网络子系统之间的通信通道**。以下是具体原因和解决方案： --- #### 问题根源分析（引用[1]） 1. **网络命名空间隔离性** `struct net` 结构体包含完整的网络协议栈状态（路由表、防火墙规则、socket 等）。当创建隔离命名空间时： ```c // 内核创建新命名空间的简化逻辑 struct net *net = kzalloc(sizeof(struct net), GFP_KERNEL); setup_net(net, user_ns); // 初始化独立网络栈 ``` 新命名空间中的 Netlink socket 与**主机默认命名空间的内核模块完全隔离**。 2. **Netlink 通信机制限制** Netlink 套接字默认绑定到创建它的网络命名空间。当在隔离命名空间中运行 `ipvsadm` 等工具时： ```bash ip netns exec ns1 ipvsadm -ln # 在ns1中执行 ``` 发出的 Netlink 请求仅在 `ns1` 的上下文生效，无法访问主机默认命名空间的 IPVS 模块。 --- #### 解决方案 ##### 方法 1：在主机命名空间操作 IPVS（推荐） **原理**：绕过隔离限制，直接在主机命名空间管理 IPVS **步骤**： ```bash # 1. 进入目标容器的网络命名空间 nsenter --net=/var/run/netns/ns1 bash # 2. 在主机命名空间操作 IPVS（关键步骤） ipvsadm -ln --netns=/var/run/netns/ns1 # Linux 5.10+ 支持 ``` * **要求**： - Linux 内核 ≥ 5.10（支持 `--netns` 参数） - 需 `CAP_NET_ADMIN` 权限 * **优点**：无需修改应用，兼容现有工具链 ##### 方法 2：内核模块跨命名空间通信 **原理**：修改内核使 IPVS 支持跨命名空间操作 **代码示例**（内核补丁方向）： ```c // 修改 ip_vs_control.c static int ip_vs_genl_set_cmd(struct sk_buff *skb, struct genl_info *info) { struct net *net = genl_info_net(info); // 获取请求来源的命名空间 struct net *target_net = get_net(net); // 获取目标命名空间 // 在目标命名空间执行操作 return __ip_vs_set(target_net, info->attrs); } ``` * **实施步骤**： 1. 重新编译内核（需开启 `CONFIG_NET_NS` 和 `CONFIG_IP_VS`） 2. 加载修改后的 `ip_vs` 模块 * **缺点**：需定制内核，维护成本高 ##### 方法 3：用户空间代理桥接 **原理**：通过代理进程转发 Netlink 请求 **架构**： ```mermaid graph LR A[隔离命名空间] --> B[Proxy进程] B --> C[主机命名空间] C --> D[内核IPVS模块] ``` **代理实现要点**： ```python # Python 示例（使用 pyroute2） from pyroute2 import NetNS, IPVS def proxy_request(ns_name, command): with NetNS(ns_name): # 进入隔离命名空间 request = receive_netlink_request() # 接收请求 with IPVS() as ipvs: # 在主机命名空间操作 ipvs.handle_command(request) # 执行IPVS命令 ``` ##### 方法 4：共享内核对象（高级方案） **原理**：通过 `nsfs` 共享内核网络对象 **操作**： ```bash # 1. 查找目标命名空间的inode ls -i /var/run/netns/ns1 # 输出例如: 4026531994 ns1 # 2. 在主机挂载命名空间 mount --bind /proc/self/ns/net /mnt/ns1 -o bind,nsfs=4026531994 # 3. 通过fd访问 ipvsadm -ln --netns=/mnt/ns1 ``` * **限制**：需内核 ≥ 4.9，且存在安全风险 --- #### 验证方案 ```bash # 验证跨命名通信 nsenter --net=/var/run/netns/ns1 ipvsadm -ln 2>&1 | grep "Operation not permitted" # 成功时应返回空，失败时提示权限错误 ``` --- #### 方案对比表 | 方案 | 复杂度 | 内核要求 | 安全性 | 性能影响 | |--------------------|--------|----------|--------|----------| | `--netns`参数 | ★★☆☆☆ | 5.10+ | ★★★★★ | < 1% | | 内核修改 | ★★★★★ | 任意 | ★★★☆☆ | 无 | | 用户空间代理 | ★★★☆☆ | 4.3+ | ★★★★☆ | 5-10% | | nsfs共享 | ★★★★☆ | 4.9+ | ★★☆☆☆ | 2-3% | > **推荐实践**： > 1. 新环境优先使用 Linux 5.10+ 的 `ipvsadm --netns` 方案 > 2. 旧内核环境选择用户空间代理方案 > 3. 高性能场景考虑内核定制方案（需严格审计）[^1][^3]
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

个

红包个数最小为10个

元

红包金额最低5元

当前余额3.43元 前往充值 >
需支付：10.00元
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付元
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明：

1.余额是钱包充值的虚拟货币，按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载，可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值