Linux内核源码处理ICMP packet too big与DF

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Linux 内核源码如何处理 ICMP packet too big 和 don't fragment。
  • RFC 1191
  • man 7 ip

结论

  • ICMP packet too big
    对ICMP packet too big的处理，TCP/UDP最终都对对应路由条目进行MTU更新。而TCP的MTU、MSS、窗口大小和最终段大小的关系比较复杂，目前没有看明白。
  • Don’t fragment
    DF位的默认配置，受系统配置控制，Ubuntu 14.04默认开启MTU发现功能。推断结果：UDP大报文默认未置上，而TCP大报文默认置上。

Linux内核如何处理ICMP Packet too big

ICMP流程

报文类型：

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23 #define ICMP_DEST_UNREACH       3       /* Destination Unreachable      */
43 #define ICMP_FRAG_NEEDED        4       /* Fragmentation Needed/DF set  */

icmp_rcv(struct sk_buff *skb)，根据ICMP类型处理skb：

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icmp_pointers[icmph->type].handler(skb);

icmp_pointers的定义显示，ICMP_DEST_UNRAECH的handler为icmp_unreach，后者获取出ICMP头部的mtu后，投递给icmp_socket_deliver(skb, mtu)。
icmp_socket_deliver最终将skb和mtu值投递给ipprot->err_handler(skb, info);

TCP流程

tcp_v4_err(skb, info)，
调用tcp_v4_mtu_reduced(struct sock *sk)

更新路由的MTU，inet_csk_update_pmtu(struct sock *sk, u32 mtu)
找到路由inet_csk_rebuild_route(sk, &inet->cork.fl);
更新路由MTUdst->ops->update_pmtu(dst, sk, NULL, mtu);

tcp_v4_err，如果MTU变小，且可分片，则会tcp_sync_mss(struct sock *sk, u32 pmtu)。关于TCP的MSS与MTU相关的内容很多：

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1274 /* This function synchronize snd mss to current pmtu/exthdr set.
1275 
1276    tp->rx_opt.user_mss is mss set by user by TCP_MAXSEG. It does NOT counts
1277    for TCP options, but includes only bare TCP header.
1278 
1279    tp->rx_opt.mss_clamp is mss negotiated at connection setup.
1280    It is minimum of user_mss and mss received with SYN.
1281    It also does not include TCP options.
1282 
1283    inet_csk(sk)->icsk_pmtu_cookie is last pmtu, seen by this function.
1284 
1285    tp->mss_cache is current effective sending mss, including
1286    all tcp options except for SACKs. It is evaluated,
1287    taking into account current pmtu, but never exceeds
1288    tp->rx_opt.mss_clamp.
1289 
1290    NOTE1. rfc1122 clearly states that advertised MSS
1291    DOES NOT include either tcp or ip options.
1292 
1293    NOTE2. inet_csk(sk)->icsk_pmtu_cookie and tp->mss_cache
1294    are READ ONLY outside this function.         --ANK (980731)
1295  */

处理TCP MSS

未看懂。

UDP流程

__udp4_lib_err(struct sk_buff skb, u32 info, struct udp_table udptable)
ipv4_sk_update_pmtu(struct sk_buff skb, struct sock sk, u32 mtu)，也是基于路由更新MTU。
__ip_rt_update_pmtu

ping报文的处理也是类似，见ping_err。

Linux内核对DF的默认处理

经阅读代码，发现控制DF标志的地方主要有两处：

  1. inet_sock.pmtudisc
  2. sk_buff.local_df

以关键字pmtudisc和local_df做全局字符串搜索，发现对pmtudisc和local_df有赋值的地方很少。如下各小节分析。

另附：IP MTU DISCOVER相关宏

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90 /* IP_MTU_DISCOVER values */
91 #define IP_PMTUDISC_DONT                0       /* Never send DF frames */
92 #define IP_PMTUDISC_WANT                1       /* Use per route hints  */
93 #define IP_PMTUDISC_DO                  2       /* Always DF            */
94 #define IP_PMTUDISC_PROBE               3       /* Ignore dst pmtu      */

IP报文发送出口

源代码：ip_queue_xmit和__ip_make_skb，后者用于UDP。

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382         if (ip_dont_fragment(sk, &rt->dst) && !skb->local_df)
383                 iph->frag_off = htons(IP_DF);
384         else
385                 iph->frag_off = 0;

248 int ip_dont_fragment(struct sock *sk, struct dst_entry *dst)
249 {
250         return  inet_sk(sk)->pmtudisc == IP_PMTUDISC_DO ||
251                 (inet_sk(sk)->pmtudisc == IP_PMTUDISC_WANT &&
252                  !(dst_metric_locked(dst, RTAX_MTU)));
253 }

AF_INET协议族

inet_create，依赖ipv4_config配置。该配置体现在/proc/sys/net/ipv4/ip_no_pmtu_disc，目前Ubuntu 14.04上默认ip_no_pmtu_disc=0，即由每个路由确定。

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374         if (ipv4_config.no_pmtu_disc)
375                 inet->pmtudisc = IP_PMTUDISC_DONT;
376         else
377                 inet->pmtudisc = IP_PMTUDISC_WANT;

系统配置

可用sysctl命令配置，或通过/etc/sysctl.conf配置文件配置ip_no_pmtu_disc值，最终体现在/proc/sys/net/ipv4/ip_no_pmtu_disc。源码链接。

ICMP报文

默认创建ICMP sk时，不发送DF报文。icmp_sk_init(struct net *net)。

PS：ICMP报文不超过576字节的限制在icmp_send接口中有体现。