MPTCP 原始碼分析(二) 建立子路徑

lxgeek發表於2015-03-11
TCP原始碼
簡述
     MPTCP在進行三次握手之後，客戶端和服務端會進行地址資訊的交換，讓對方知道彼此未用的地址資訊。
當客戶端知道服務端的地址後就可以建立其他子路徑。三次握手和建立子路徑的過程如圖1：
                                       圖1
關於Token、隨機數R、以及HMAC(Hash-based Message Authentication Code)的詳細解釋可以閱讀參考文獻[1]。
 
MPTCP的核心實現：
     這裡我們主要關注建立子路徑過程中，master sock對slave sock的影響。當客戶端傳送第一個SYN準備建立子路徑的時候就會呼叫
mptcp_init4_subsockets來建立一個新的socket和相應的sock。
 
 "net/mptcp/mptcp_ipv4.c" line 328 of 488
328 int mptcp_init4_subsockets(struct sock *meta_sk, const struct mptcp_loc4 *loc,
329                struct mptcp_rem4 *rem)
330 {
331     struct tcp_sock *tp;
332     struct sock *sk;
333     struct sockaddr_in loc_in, rem_in;
334     struct socket sock;
335     int ulid_size = 0, ret;
336
337     /** First, create and prepare the new socket */
338
339     sock.type = meta_sk->sk_socket->type;
340     sock.state = SS_UNCONNECTED;
341     sock.wq = meta_sk->sk_socket->wq;
342     sock.file = meta_sk->sk_socket->file;
343     sock.ops = NULL;
344
345     ret = inet_create(sock_net(meta_sk), &sock, IPPROTO_TCP, 1);
346     if (unlikely(ret < 0)) {
347         mptcp_debug("%s inet_create failed ret: %d\n", __func__, ret);
348         return ret;
349     }
350
351     sk = sock.sk;
352     tp = tcp_sk(sk);
View Code
第345行的函式inet_create建立了子路徑的socket和sock。
 
354     /* All subsockets need the MPTCP-lock-class */
355     lockdep_set_class_and_name(&(sk)->sk_lock.slock, &meta_slock_key, "slock-AF_INET-MPTCP");
356     lockdep_init_map(&(sk)->sk_lock.dep_map, "sk_lock-AF_INET-MPTCP", &meta_key, 0);
357
358     if (mptcp_add_sock(meta_sk, sk, loc->loc4_id, rem->rem4_id, GFP_KERNEL))
359         goto error;
360
361     tp->mptcp->slave_sk = 1;
362     tp->mptcp->low_prio = loc->low_prio;
363 
364     /* Initializing the timer for an MPTCP subflow */
365     setup_timer(&tp->mptcp->mptcp_ack_timer, mptcp_ack_handler, (unsigned long)sk);
第358行的mptcp_add_sock將master sock 和 子路徑的sock聯絡起來。第361行表面此sock為 slave subsock。
第362行設定此子路徑是否為備用路徑。只有現在路徑都不可用的情況下，才會通過備用子路徑傳送資料。
第365行設定的定時器用於重發建立子路徑的最後一個ACK，這樣做是為了保證上圖中的HMAC-A可以送達。
 
368            
369     ulid_size = sizeof(struct sockaddr_in);
370     loc_in.sin_family = AF_INET;
371     rem_in.sin_family = AF_INET;
372     loc_in.sin_port = 0;
373     if (rem->port)
374         rem_in.sin_port = rem->port;
375     else
376         rem_in.sin_port = inet_sk(meta_sk)->inet_dport;
377     loc_in.sin_addr = loc->addr;
378     rem_in.sin_addr = rem->addr;
379        
380     ret = sock.ops->bind(&sock, (struct sockaddr *)&loc_in, ulid_size);
381     if (ret < 0) {
382         mptcp_debug("%s: MPTCP subsocket bind() failed, error %d\n",
383                 __func__, ret);
384         goto error;
385     }
386
387     mptcp_debug("%s: token %#x pi %d src_addr:%pI4:%d dst_addr:%pI4:%d\n",
388             __func__, tcp_sk(meta_sk)->mpcb->mptcp_loc_token,
389             tp->mptcp->path_index, &loc_in.sin_addr,
390             ntohs(loc_in.sin_port), &rem_in.sin_addr,
391             ntohs(rem_in.sin_port));
392
393     if (tcp_sk(meta_sk)->mpcb->pm_ops->init_subsocket_v4)
394         tcp_sk(meta_sk)->mpcb->pm_ops->init_subsocket_v4(sk, rem->addr);
395
396     ret = sock.ops->connect(&sock, (struct sockaddr *)&rem_in,
397                 ulid_size, O_NONBLOCK);
398     if (ret < 0 && ret != -EINPROGRESS) {
399         mptcp_debug("%s: MPTCP subsocket connect() failed, error %d\n",
400                 __func__, ret);
401         goto error;
402     }
View Code
第380行是將子路徑的socket的與地址繫結。第396行此套接字將會呼叫tcp_v4_connect進行連線操作。
 
403
404     sk_set_socket(sk, meta_sk->sk_socket);
405     sk->sk_wq = meta_sk->sk_wq;
406
407     return 0;
408
409 error:
410     /* May happen if mptcp_add_sock fails first */
411     if (!mptcp(tp)) {
412         tcp_close(sk, 0);
413     } else {
414         local_bh_disable();
415         mptcp_sub_force_close(sk);
416         local_bh_enable();
417     }
418     return ret;
419 }
第404和405行將子路徑的sk和master的socket建立聯絡，因為對於應用程式來說只有
master的socket是可見,而slave subsock的socket是不可見。
 
下面的情景是服務端收到上圖1中ACK/MP_JOIN(HMAC-A)包，這時狀態將由SYN_RECV變為ESTABLISHED。函式的呼叫
關係如下：
tcp_v4_rcv
          =》tcp_v4_do_rcv
               =》mptcp_v4_do_rcv
                    =》tcp_v4_hnd_req
                         =》tcp_check_req
                              =》mptcp_check_req_child
                                    =》mptcp_add_sock
 
在函式tcp_check_req中將會建立新的sock。主要程式碼如下：
"net/ipv4/tcp_minisocks.c" line 766 of 872
760     /* OK, ACK is valid, create big socket and
761      * feed this segment to it. It will repeat all
762      * the tests. THIS SEGMENT MUST MOVE SOCKET TO
763      * ESTABLISHED STATE. If it will be dropped after
764      * socket is created, wait for troubles.
765      */
766 #ifdef CONFIG_MPTCP
767     if (mptcp(tcp_sk(sk)))
768         /* MPTCP: We call the mptcp-specific syn_recv_sock */
769         child = tcp_sk(sk)->mpcb->syn_recv_sock(sk, skb, req, NULL);
770     else
771 #endif
772         child = inet_csk(sk)->icsk_af_ops->syn_recv_sock(sk, skb,
773                 req, NULL);
774
775     if (child == NULL)
776         goto listen_overflow;
第769行將會呼叫mptcp_syn_recv_sock和tcp_v4_syn_recv_sock和tcp_create_openreq_child建立新的sock並進行初始化。
函式mptcp_check_req_child和mptcp_add_sock會將此sock和master sock建立聯絡，並且設定此sock的屬性slave_sk為1. 
 
結論：
1. MPTCP利用Token、隨機數R、以及HMAC(Hash-based Message Authentication Code)這些資訊的交換保證構建子路徑正確。
2.sub sock是在meta sock基礎上建立，只有meta對於應用層是可見，其餘sub sock並不可見。
 
 
參考文獻：
 
問題：
1.第394行函式作用未知？
 
2.函式mptcp_v4_add_lsrr的功能?

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