一 概述
1.1 概念
(1)路由：跨越从源主机到目标主机的一个互联网络来转发数据包的过程；
(2)路由器：能够将数据包转发到正确的目的地，并在转发过程中选择最佳路径的设备；
(3)路由表：在路由器中维护的路由条目，路由器根据路由表做路径选择；
(4)静态路由：是由管理员手工配置的，是单向的；
(5)默认路由：当路由器在路由表中找不到目标网络的路由条目时，路由器把请求转发到默认路由接口 。
1.2 路由表
Linux系统可以同时存在256(0-255)个路由表，而且每个路由表都各自独立，互不相关。数据包在传输时是根据RPDB(路由策略数据库)内的策略决定数据包应该用哪个路由表传输的。
在默认情况下，系统有三个路由表，这三个路由表的功能如下：
(1)local：路由表local包含本机路由及广播信息。例如，在本机上执行ssh 127.0.0.1时，就会参考这份路由表的内容，在正常情况下，只要配置好网卡的网络设置，就会自动生成local路由表的内容，我们应该也不必修改其内容。
(2)main：使用传统命令route -n所看到的路由表就是main的内容。Linux系统在默认情况下使用这份路由表的内容来传输数据包，因此，其内容极为重要，在正常情况下，只要配置好网卡的网络设置，就会自动生成main路由表的内容。
(3)default：最后是default路由表，这个路由表在默认情况下内容为空；除非有特别的要求，否则保持其内容为空即可。
1.3 路由类型
(1)主机路由
主机路由是路由选择表中指向单个IP地址或主机名的路由记录。主机路由的Flags字段为H。
(２)网络路由
网络路由是代表主机可以到达的网络。网络路由的Flags字段为N。
(3)默认路由
当主机不能在路由表中查找到目标主机的IP地址或网络路由时，数据包就被发送到默认路由(默认网关)上。默认路由的Flags字段为G。
二 Linux路由表
在Linux内核中存在路由表fib_table和路由缓存表rt_hash。
路由缓存表主要是为了加速路由的查找，每次路由查询都会先查找路由缓存，再查找路由表。
在Linux 2.4.9内核中默认的路由查找算法使用的是Hash查找。
Linux默认有三种策略路由：本地路由，主路由和默认路由，那么与之对应的就是三张路由表：本地路由表，主路由表和默认路由表。
2.1 相关结构体
(1)路由表是由fib_table结构来描述的，该结构是通过函数fib_hash_table()来赋值的，fib_table结构中的tb_data，是一个零长数组，该地址指向fn_hash结构体；
struct fib_table
{
unsigned chartb_id; // 标识符(例如：本地路由，主路由，默认路由);
unsignedtb_stamp; // 时间戳
int(*tb_lookup)(struct fib_table *tb, const struct rt_key *key, struct fib_result *res);// 查找函数
int(*tb_insert)(struct fib_table *table, struct rtmsg *r,
struct kern_rta *rta, struct nlmsghdr *n,
struct netlink_skb_parms *req);// 插入函数
int(*tb_delete)(struct fib_table *table, struct rtmsg *r,
struct kern_rta *rta, struct nlmsghdr *n,
struct netlink_skb_parms *req);// 删除路由函数
int(*tb_dump)(struct fib_table *table, struct sk_buff *skb,
struct netlink_callback *cb); // 用于路由转发
int(*tb_flush)(struct fib_table *table);// 移除路由信息结构
int(*tb_get_info)(struct fib_table *table, char *buf,
int first, int count);
void(*tb_select_default)(struct fib_table *table,
const struct rt_key *key, struct fib_result *res);// 设置默认路由
unsigned chartb_data[0];// 注意这个特殊字段，标识结构的结尾，分配fib_table同时分配fn_hash结构;
// 也就是fib_table之后就是fn_hash结构
};
(2)fn_hash包含fn_zone[33]和fn_zone_list，其中fn_zone[33]是由33个fn_zone结构指针构成的向量，与fn_zone_list构成了循环单链表；fz_hash是长度为fz_divisor的HASH表，HASH表中存放的是不同子网的fib_node节点。
// 路由区结构体的数组( 包含所有的额路由区的情况 )
struct fn_hash {
struct fn_zone*fn_zones[33]; // 路由区分成33份，子网掩码长度是1~32，0长度掩码代表网关，那么加起来就是33，即：fn_zone[0]的掩码是0.0.0.0，fn_zone[1]是10000000.00000000.00000000.0000000这一类 等等;
struct fn_zone*fn_zone_list; // 指向第一个活动的路由区
};
(3)fn_zone代表同一掩码长度表项的集合，路由区：fn_zone，子网掩码长度相同的认为是相同的路由区；
// 路由区结构体(所有的子网长度相等的被分在同一个路由区)
struct fn_zone
{
struct fn_zone*fz_next;/* Next not empty zone,指向下一个不为空的路由区结构，那么所有的路由区就能链接起来*/
struct fib_node**fz_hash;/* Hash table pointer,有一个hash数组，用来hash得到一个hlist_head，是很多的fib_node通过自己的字段连接在这个队列中，那么通过这个fz_hahs字段可以找到fib_node所在的队列的头hlist_head，进而找到对应的fib_node ( 注意：上面说的hash数组的长度是fz_divisor长度);*/
intfz_nent;/* Number of entries,包含的路由节总数*/
intfz_divisor;/* Hash divisor,hash头数量(上面说了)*/
u32fz_hashmask;/* (1<
#define FZ_HASHMASK(fz)((fz)->fz_hashmask)
intfz_order;/* Zone order,子网掩码位数*/
u32fz_mask; /*子网掩码*/
#define FZ_MASK(fz)((fz)->fz_mask) /*获取子网掩码的宏定义*/
};
(4)fib_info存储真正重要路由信息，即如何到达目的地。
/*
* This structure contains data shared by many of routes.
*/
// 具体怎么路由这个数据包的信息
struct fib_info
{
struct fib_info*fib_next;
struct fib_info*fib_prev;
intfib_treeref; // 路由信息结构使用计数器
atomic_tfib_clntref; // 释放路由信息结构(fib)计数器
intfib_dead; // 标志路由被删除了
unsignedfib_flags; // 标识位
intfib_protocol; // 安装路由协议
u32fib_prefsrc; // 指定源IP，源地址和目的地址组成一个路由
u32fib_priority; // 路由优先级
unsignedfib_metrics[RTAX_MAX]; // 保存负载值(例如MTU，MSS)
#define fib_mtu fib_metrics[RTAX_MTU-1] // MTU值
#define fib_window fib_metrics[RTAX_WINDOW-1] // 窗口值
#define fib_rtt fib_metrics[RTAX_RTT-1] // RTT值
#define fib_advmss fib_metrics[RTAX_ADVMSS-1] // MSS值(对外公开的)
intfib_nhs; // 倒数第二个字段即:跳转结构的数组个数
#ifdef CONFIG_IP_ROUTE_MULTIPATH
intfib_power; // 支持多路径时候使用
#endif
struct fib_nhfib_nh[0]; // 跳转结构(就是该怎么路由)
#define fib_devfib_nh[0].nh_dev //fib_nh[0]，这样的操作手法在内核中也是常见的。代表会有这个字段的存在，但是具体是几个并不知道，因为可能是动态的，所以需要一个计数表示，也就是fib_power；
};
三 路由查找
进入Linux内核数据包的路由是通过函数ip_route_input来处理的：
/*
*函数名：ip_route_input
*函数功能：在处理从网络上进来的IP包时调用的路由函数，
*它的结果主要有两个：即如果是本地包则传给上层协议层，
*如果不是则选则一个出端口再发送出去。
*函数参数：skb--表示ip包的缓冲区；
*dst--目的地址；
*src--源地址；
*tos--IP包服务类型；
*dev--入端口。
*函数返回值：函数返回值指示错误，如果成功查到路由，
*函数返回后，skb->dst会被赋值。
*
*/
int ip_route_input(struct sk_buff *skb, u32 daddr, u32 saddr,
u8 tos, struct net_device *dev)；
(1)首先这个函数需要查路由缓存(cache)，如果找到了那么它给skb->dst赋值并返回，如是没找到，它会调用ip_route_input_slow去查询路由数据库。
(2)路由查找就是最终找到这个路由条目，得到目的地址(下一跳)，然后赋值给skb->dst，然后通过skb->dst->input(skb)就可以进行操作。第三需要注意，这里的操作分成两类：第一类是投到本地，即数据是发到本机的，那么调用ip_local_deliver将数据包发送给上一层进行处理；第二类是转发，调用ip_forward函数进行处理，转发出去。最后注意：当路由缓冲找不到所需要的路由项，那么最终需要再次到fib中去查找，也就是完整的一个查找过程。
2.1 路由缓存
路由缓存用于加速路由的查找，当收到报文或发送报文时，首先会查询路由缓存，在内核中被组织成hash表，就是rt_hash_table。
流程说明：(1)rt_hash_table是在inet_init()模块初始化的时候调用ip_rt_init创建的路由缓存，之后通过rt_intern_hash函数插入条目rt，以供路由查找的时候进行查找；
2.2 路由表
流程说明：(1)在ip_fib_init()函数初始化的时候，为路由表分配空间；并且声明路由的插入、删除、转发函数；
(2)向路由表中插入一条新的路由是通过fn_hash_insert函数实现的，事实上，调用此函数的还有处理路由的尾部追加(append)、首部追加(prepend)、改变(change)和替换(replace)操作，这些不同的操作是由传入的NLM_F_XXX标识参数来区分的。路由的删除由fn_hash_delete完成，删除路由要比添加路由简单，因为删除路由只有一种操作;