MPTCP 源码分析(二) 建立子路径

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简述

     MPTCP在进行三次握手之后，客户端和服务端会进行地址信息的交换，让对方知道彼此未用的地址信息。

当客户端知道服务端的地址后就可以建立其他子路径。三次握手和建立子路径的过程如图1：

                                       图1

关于Token、随机数R、以及HMAC(Hash-based Message Authentication Code)的详细解释可以阅读参考文献[1]。

 

MPTCP的内核实现：

     这里我们主要关注建立子路径过程中，master sock对slave sock的影响。当客户端发送第一个SYN准备建立子路径的时候就会调用

mptcp_init4_subsockets来创建一个新的socket和相应的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
", __func__, ret);
348         return ret;
349     }
350
351     sk = sock.sk;
352     tp = tcp_sk(sk);

第345行的函数inet_create创建了子路径的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将master sock 和 子路径的sock联系起来。第361行表面此sock为 slave subsock。

第362行设置此子路径是否为备用路径。只有现在路径都不可用的情况下，才会通过备用子路径发送数据。

第365行设置的定时器用于重发建立子路径的最后一个ACK，这样做是为了保证上图中的HMAC-A可以送达。

 

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
",
383                 __func__, ret);
384         goto error;
385     }
386
387     mptcp_debug("%s: token %#x pi %d src_addr:%pI4:%d dst_addr:%pI4:%d
",
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
",
400                 __func__, ret);
401         goto error;
402     }

第380行是将子路径的socket的与地址绑定。第396行此套接字将会调用tcp_v4_connect进行连接操作。

 

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行将子路径的sk和master的socket建立联系，因为对于应用程序来说只有

master的socket是可见,而slave subsock的socket是不可见。

 

下面的情景是服务端收到上图1中ACK/MP_JOIN(HMAC-A)包，这时状态将由SYN_RECV变为ESTABLISHED。函数的调用

关系如下：

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

 

在函数tcp_check_req中将会建立新的sock。主要代码如下：

"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行将会调用mptcp_syn_recv_sock和tcp_v4_syn_recv_sock和tcp_create_openreq_child创建新的sock并进行初始化。

函数mptcp_check_req_child和mptcp_add_sock会将此sock和master sock建立联系，并且设置此sock的属性slave_sk为1. 

 

结论：

1. MPTCP利用Token、随机数R、以及HMAC(Hash-based Message Authentication Code)这些信息的交换保证构建子路径正确。

2.sub sock是在meta sock基础上建立，只有meta对于应用层是可见，其余sub sock并不可见。

 

 

参考文献：

[1] https://tools.ietf.org/html/rfc6824#section-3.2

 

问题：

1.第394行函数作用未知？

 

2.函数mptcp_v4_add_lsrr的功能?