环回接口(loopback interface)的新认识

背景

前些日子在IDC实验docker的时候，为了不与公司网络冲突，将bridge设置为127.x网段的IP，原觉得这样就OK，后来发如今访问container内部的服务的时候没法访问。开始觉得iptables的问题，搞了半天，后来，才发现系统对127.x.x.x的包根本不会通过bridge。这两天补习了一下linux的路由实现，才完全明白其中原因。

其实，关于环回接口，TCP/IP详解中已经描述得很清楚，只是本身没有去仔细阅读而已。

TCP/IP关于环回接口的描述

Linu支持环回接口( Loopback Interface)，以容许运行在同一台主机上的客户程序和服务器程序通TCP/IP进行通讯。 A 类网络127就是为环回接口预留的 。根据惯例，大多数系统把IP地址127.0.0.1分配给这个接口，并命名为localhost。一个传给环回接口的IP数据报不能在任何网络上出现。实际上，访问127.x.x.x的全部IP都是访问环回接口(lo)。

 

按理来讲,一旦传输层检测到目的端地址是环回地址时,应该能够省略部分传输层和全部网络层的逻辑操做。可是大多数的产品仍是照样完成传输层和网络层的全部过程,只是当
I P 数据报离开网络层时把它返回给本身。Linux的内核实现就是这样。

 

几个关键点：

（1）传给环回地址(通常是127.0.0.1 )的任何数据均做为IP输入。

（2）传给广播地址或多播地址的数据报复制一份传给环回接口,而后送到以太网上。这是由于广播传送和多播传送的定包含主机自己。

（3）任何传给该主机I P地址的数据均送到环回接口 。

 

从上面的描述能够明白，访问127.0.0.1和本机IP（好比192.168.1.10）都是经过lo来完成的。

 

考虑以下路由表：

 

尽管咱们为172.16.213.0/24和129.0.0.0/8指定了出口设备(eth0/docker0)，但实际上，数据仍然是经过lo来完成的。

 

Linux的实现

内核默认有两个路由表（不考虑策略路由）：

struct fib_table *ip_fib_local_table;

struct fib_table *ip_fib_main_table;

前者用于本地路由，后均可以由管理员配置。

 

从上面的能够看到，172.16.213.129，127.0.0.0/8都被认为是本机IP。

 

linux在进行路由查找时，先查找local，再查找main：

static inline int fib_lookup(const struct flowi *flp, struct fib_result *res) {        if (ip_fib_local_table->tb_lookup(ip_fib_local_table, flp, res) &&            ip_fib_main_table->tb_lookup(ip_fib_main_table, flp, res))               return -ENETUNREACH;        return 0; }

 

实际上，若是内核认为目标地址是本机IP，就会将包的出口设备设置为loopback_dev（无论路由表将出口设备设置成什么）。

static int ip_route_output_slow(struct rtable **rp, const struct flowi *oldflp) { ...        if (res.type == RTN_LOCAL) {               if (!fl.fl4_src)                      fl.fl4_src = fl.fl4_dst;               if (dev_out)                      dev_put(dev_out);               dev_out = &loopback_dev;               dev_hold(dev_out);               fl.oif = dev_out->ifindex;               if (res.fi)                      fib_info_put(res.fi);               res.fi = NULL;               flags |= RTCF_LOCAL;               goto make_route;        }

整个数据流过程：

 

 

 主要参考

[1]TCP/IP详解

[2]深刻理解linux网络技术内幕

做者：YY哥 
出处：http://www.cnblogs.com/hustcat/ 本文版权归做者和博客园共有，欢迎转载，但未经做者赞成必须保留此段声明，且在文章页面明显位置给出原文链接，不然保留追究法律责任的权利。