山西长治供电公司_Linux路由表的结构与算法分析_20160420.doc

Linux路由表是操作系统网络通信的关键组成部分，其结构和算法直接影响着路由查找的效率和系统资源的消耗。在Linux内核中，路由表的设计是多层结构的，旨在优化存储和查询性能。 Linux并不使用单一的路由表，而是采用多个路由表来支持策略路由。即使在不使用策略路由的情况下，也会有两个路由表：一个是用于处理本地主机的上层协议，另一个则是用于数据包的转发。这种设计使得不同策略的路由能够分别存储，避免在庞大的路由表中进行复杂的查找，从而提升查找效率。 路由表的结构可以分为四层： 1. 第一层是`struct fn_zone`，它将所有路由根据子网掩码的长度（0到32）分成33个部分。 2. 第二层是`struct fib_node`，在相同子网掩码的层中，根据具体的子网进行划分。 3. 第三层是`struct fib_alias`，在同一个子网中，由于TOS（Type of Service）等属性不同，可能使用不同的路由。 4. 最底层是`struct fib_info`，包含了路由表项的详细信息，如协议、下一跳地址等。 路由表的核心是`struct fib_table`，它包含了一个ID、时间戳以及一系列用于操作路由表的函数指针。`tb_data[0]`是一个扩展域，它实际上指向了`struct fn_hash`结构，这是路由表的哈希部分，用于加速路由查找。 `struct fn_hash`包含了多个`struct fn_zone`，每个`fn_zone`管理一部分路由，拥有一个哈希表和指向下一个非空zone的指针。`fz_nent`记录了该zone中的条目数量，`fz_divisor`用于哈希函数的计算，以分散路由条目并减少冲突。 Linux内核中目前有两种查找算法：HASH算法和LC-trie算法。默认使用的是HASH算法，适用于小型路由表，而LC-trie算法在处理大规模路由表时能提供更高的查找效率，但会增加内存消耗和算法复杂性。 在实际应用中，Linux内核会根据路由表的大小和需求动态选择合适的查找算法。在文章的结尾部分，还提到了一个简单的策略路由应用示例，这展示了如何利用多路由表实现特定的路由策略。 Linux路由表的结构和算法设计是为了平衡查找速度和内存效率，以适应各种规模的网络环境。通过理解这些细节，网络管理员和开发者可以更好地理解和优化Linux系统的网络路由功能。