网络命名空间将内核网络协议栈(路由、流控、Netfilter、网桥等系统)虚拟成多个。内核默认创建的网络命名空间init_net。
struct net init_net = {?0?2?0?http://www.haoshunjia.com/?0?2?0?0?2= atomic_init(1),?0?2?0?http://www.haoshunjia.com/?0?2= list_head_init( http://www.haoshunjia.com/), };
iproute2 工具集通过 unshare(CLONE_NEWNET) 系统调用创建一个新的网络命名空间。进入 Linux 内核,由函数 copy_net_ns 处理。一是分配网络命名空间内存;另一种是调用setup_net来初始化命名空间中注册的所有协议栈模块。
内核初始化时,每个协议栈模块通过register_pernet_subsys或register_pernet_device在网络命名空间系统中注册其初始化函数。当创建新的命名空间时,会遍历全局链表pernet_list,执行各个子模块注册的初始化函数。
命名空间中注册的所有子模块(struct pernet_operations)都链接在全局链表pernet_list上。两个命名空间子模块注册函数 register_pernet_device 和 register_pernet_subsys 用于注册子模块,功能基本相同。区别在于插入子模块的位置。 register_pernet_device 在 pernet_list 的末尾添加子模块,而 register_pernet_subsys 使用 regis 在第一个添加子模块ter_pernet_device 注册的子模块位于链表的末尾。
如上图所示,如果一个设备子模块(subdev0)已经被插入到链表中,那么后面插入的subsys子模块(submod2)会被插入到subdev0之前。最后对pernet_list链表中的元素进行排列,使得所有注册到register_pernet_subsys的子模块按注册顺序位于链表的头部,注册到register_pernet_device的子模块按顺序位于链表的尾部。目前在内核中注册的设备子模块有gre隧道处理、fou、vti、ipip等隧道设备模块。由于它们位于链表的末尾,因此这些设备模块在创建命名空间时最后被初始化。
对于以模块形式动态加载的网络子模块,在注册命名空间操作时,内核会遍历所有已创建的网络命名空间,对每个命名空间执行其初始化函数。
网络协议栈的每个模块都会有需要保存的私有数据。网络命名空间提供了 net_generic 结构的地址(指针),可用于保存模块的私有数据。这些私有数据基于命名空间。不同的命名空间存储不同的模块私有数据。每个模块的私有数据指针根据id索引存放在net_generic的指针数组成员ptr中。模块的id值是在函数register_pernet_device或register_pernet_subsys的调用中生成的,然后返回给调用模块,并根据参数中提供的私有数据大小,分配模块所需的私有数据空间再返回.
函数ida_get_new_above获取id值,max_gen_ptrs记录系统中最大的id值,以便在分配net_generic成员ptr空间时可以分配到合适的大小。最大限度_gen_ptrs 的初始值为 INITIAL_NET_GEN_PTRS (13),并且随着子模块在每个网络命名空间中注册而递增。
网络的每个子模块都可以使用net_generic函数,指定参数net(网络命名空间)和id值,就可以获得私有数据空间的第一个指针,并进行必要的初始化工作。具体命名空间的操作已经进行。
例如,对于 ipgre_net_ops 子模块,调用 register_pernet_device 后,网络命名空间系统将分配的 id 值保存到变量 ipgre_net_id 中,并且已经分配了 sizeof(struct ip_tunnel_net) 的内存空间,然后使用 ipgre_rcv 等函数,这个空间可以使用 net_generic 获得。
内核为每个新创建的网络命名空间创建一个环回接口 lo。使用 ip 命令将设备添加到命名空间,例如将网络设备 eth1 添加到网络命名空间 netns1。对于环回接口、桥接设备、汇聚设备绑定和一些隧道设备,IP 命名不能用于在命名空间之间移动。内核在设备的特性中设置了NETIF_F_NETNS_LOCAL标志来标识这样的设备,这些设备只有在创建时才属于。命名空间。
ip 链接集 eth1 netns netns1
内核中的 dev_change_net_name 函数处理命名空间中设备的移动。目的是改变网络设备的net_device结构中的成员nd_net指向新的网络命名空间,但是在改变前后需要做一些清理和初始化工作。更改前先关闭设备,清除kobject、流控队列、清除地址等,发送NETDEV_DOWN、NETDEV_GOING_DOWN、NETDEV_UNREGISTER 等消息通知旧命名空间的协议栈。如果路由系统收到NETDEV_DOWN消息,会清除该接口上IP地址对应的路由信息??。接下来,将设备更改为新的命名空间,修改设备id,并在新的命名空间中发送通知消息NETDEV_REGISTER,通知其他模块新的命名空间。
针对以上操作,移动设备后,之前配置的IP地址等信息将被清除。
http://www.haoshunjia.com/
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