投稿 | SONiC BGP源码分析

Posted 2021-08-13 SONiC Plus研究基地

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了投稿 | SONiC BGP源码分析相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

在SONiC系统中，bgp container负责各种协议（如BGP,LDP,ISIS等）的正常运行，协议是基于FRR(FRRouting)实现的，所以bgp container在SONiC系统中严格来说应该称为frr container。SONiC系统的架构图如下，可以看到BGP功能以容器的形式运行在SONiC系统上，关于BGP容器的具体内容可以浏览，而本文的目标在于分析Quagga的源码，来进一步深入了解SONiC的BGP功能实现

图片来源 | https://blog.csdn.net/wuheshi/

Quagga是一个开源的路由软件，是frr,FRRouting Project 的前身，是Linux和Unix平台下的一个免费开源的Internet路由协议套件，而SONiC中的许多路由协议是基于此而实现，如BGP, OSPF, RIP, IS-IS等。

本文通过使用Understand工具进行BGP相关代码的阅读，从而掌握BGP协议部分的实现。

Understand工具的安装和使用可查看文章：

【1】名词解释

BGP发言者（BGP Speaker）
发送BGP消息的路由器称为BGP发言者
对等体（Peer）
相互交换消息的BGP发言者之间互称对等体
IBGP（Internal BGP）
当BGP运行于同一自治系统内部时，被称为IBGP
EBGP（External BGP）
当BGP运行于不同自治系统之间时，称为EBGP
路由聚合（Routes Aggregation）
在大规模的网络中，BGP路由表十分庞大，使用路由聚合可以大大减小路由表的规模。路由聚合实际上是将多条路由合并的过程。这样BGP在向对等体通告路由时，可以只通告聚合后的路由，而不是将所有的具体路由都通告出去。
BGP路由衰减（Route Dampening）
BGP路由衰减是用来解决路由不稳定的问题。路由不稳定的主要表现形式是路由振荡（Route flaps），即路由表中的某条路由反复消失和重现。
BGP衰减使用惩罚值来衡量一条路由的稳定性，惩罚值越高则说明路由越不稳定。路由每发生一次振荡（路由从激活状态变为未激活状态），BGP便会给此路由增加一定的惩罚值。当惩罚值超过抑制阈值时，此路由被抑制，不加入到路由表中，也不再向其他BGP对等体发布更新报文。
团体属性（Community）
BGP Community只是BGP路由可以携带的一种属性，是BGP中的一个可选可传递属性，所以可以选择为路由配置Community，也可以不配。如果配置，Community需要明确要求BGP路由器保留和传递该属性，否则邻居收不到路由的Community属性。
RD属性过滤器（Route Distinguisher-Filter）
AS路径属性（AS_PATH）
对等体组（Peer Group）
Peer Group是一些具有某些相同属性的对等体的集合。当一个对等体加入对等体组中时，此对等体将获得与所在对等体组相同的配置。当对等体组的配置改变时，组内成员的配置也相应改变。在大型BGP网络中，对等体的数量会很多，其中很多对等体具有相同的策略，在配置时会重复使用一些命令，利用对等体组在很多情况下可以简化配置。
联盟（Confederation）
Confederation是处理AS内部的IBGP网络连接激增的另一种方法，它将一个自治系统划分为若干个子自治系统，每个子自治系统内部的IBGP对等体建立全连接关系，子自治系统之间建立联盟内部EBGP连接关系。

【2】 Zebra分析

Zebra简介
Zebra是一种TCP／IP路由软件，它支持BGP、OSPF、RIPv和RIPng。它符合GNU的GPL标准，可运行于Linux和其他Unix变体系统。Zebra套件是由KunihiroIshiguro和Yoshinari Yoshikawa于1996年开发的。Zebra利用模块法管理各种协议，可根据网络求需要激活或停止协议。
Zebra的特点
1）模块化 Zebra使用多线程方式可使其容易升级和维护。某一协议模块的升级不会影响其他协议模块的运行。
2）高速 Zebra具有比传统路由软件更高的包转发速度。
3）可靠性 Zebra本身具有较高的可靠性。某一模块的失效不会影响到其他协议模块的执行。
main函数
1）依赖的头文件
2）main中定义的函数以及调用的函数
3）main函数所依赖的头文件和函数

【3】 BGP源码分析

bgpd.h
定义主要的BGP发送信息
Peer：指相互交换消息的BGP发言者，其中包含BGP的实例化，AS编号，本地AS编号，路由表，当前状态，详细信息（文件描述符，TTL，最小跳数，端口号），工作队列等。
BGP_notify: 出错时通知信息的格式，其中包含用于指定错误类型的差错码code，显示错误类型的详细信息的差错子码subcode，发现错误的原因数据data，以及信息长度length
Peer_goup: 具有某些相同属性的对等体的集合，实现相互交换报文。定义了BGP列表，邻居结点Peer列表
此外还定义了一些BGP相应事件的状态的标识符。
bgpd.c
主要进行BGP实例的初始化工作，初始化BGP对应的命令行,Zebra，相关属性，访问列表，前缀表，社团属性，启动BGP_master主线程，此外还进行BPG相关操作如BGP的分配，配置以及停止等。
bgp_advertise.h
定义BGP的发送方式和相邻结点
BGP_advertise：定义了先进先出的发送方式，相同属性的发送链表，前缀表信息，BGP信息。
BGP_adj_out: 定义了BGP的邻接关系，其中包含对等体peer，发送属性，以及发送链表。
bgp_advertise.c:
定义一系列函数，主要用于将具有相同Update信息的BPG相邻结点封装加入到同一个队列或从队列中取出，进行发送。
bgp_aspath.h:
主要用于进行AS path的相关定义，并以线性表方式存储。
Assegment: 定义了AS Path的相关数据，其中包含A实例，AS path报文长度，报文内容种类以及线性表中指向下一个segment的next指针。
Aspath: 定义存放as path的结构体，包含AS路径的字符串表达式和AS号。
bgp_aspath.c:
主要进行AS路径管理操作。其中包括根据报文解析并创建segments，路径解析，将数据写入As path的操作，合并AS操作，以及链表的新建结点操作、复制操作、释放操作、加入新结点等简单操作。
bgp_attr.h:
主要进行BGP 类型的定义。
bgp_attr.c:
bgp_clist.h:
主要定义了BGP团体属性的列表，以线性表的方面存储。
community_entry: 定义BGP团体属性的每个个体项目，其中包括指向前/后的团体属性指针以及其他的属性。
bgp_clist.c:
主要实现了BGP团体属性的列表和拓展属性列表，其中包含团体属性列表中的增加结点、删除结点、清空结点的简单操作以及团体属性的正则匹配。
bgp_community.h:
定义了团体属性的相关函数。
community：定义了团体的相关属性，如用于输出和扩展团体列表进行正则匹配的字符串，以及团体属性的值。
bgp_community.c:
实现了团体属性的相关函数，其中包括简单增加团体属性，删除团体属性，并根据as path属性值进行综合排序。
bgp_damp.h:
定义了路由衰落惩罚状态的数据以及惩罚控制的信息。
bgp_ecommunity.h
定义了BGP扩展社区属性。
bgp_ecommunity.c
实现了BGP扩展社区属性，可以实现向扩展社区属性中添加信息，以及扩展属性的复制、合并等操作。
bgp_fitter.h
定义了AS path过滤器，其中包含过滤器的两种状态——拒绝（deny）和接受（permit）。
bgp_fitter.c:
实现了AS path过滤器操作，其中包含AS过滤器的增、删、改、查操作。
bgp_fsm.h:
定义了BGP的一系列有限状态。
bgp_fsm.c:
实现BGP的三种类型状态功能。状态一是线程函数。状态二是事件函数。状态三是关于FSM函数。 bgp_timer_set 函数用于设置计时器，通过当前bgp的不同状态（Idle、Connect、Active、OpenSent、OpenConfirm、Established）执行相应的事件，bgp_start_time函数用于启动计时器，并将启动事件放入主线程中。
bgp_main.c:
bgpd代码的主程序，用于事件的开始，执行一系列的初始化，启动bgp的有限状态的转化。通过命令行不同参数的输入，执行一系列不同状态的参数设置与对应事件，启动master主线程以及解析配置文件等。
bgp_mplsvpn.h
主要用于定义MPLS-VPN的属性值。
bgp_mplsvpn.c
主要用于解析MPLS-VPN的相关操作
bgp_network.h
定义了BPG网络的相关头部信息
bgp_network.c
bgp_open.h
主要用于处理BGP发送的open信息，其中定义了需要发送报文的标准头部信息。
bgp_open.c
发送open报文和进行消息处理，使数据能进行交互。
bgp_packet.h
定义BGP用于数据管理的头部信息，定义了bgp的read、write、keepalive、open、notify、update、receive等报文的发送方式。
bgp_packet.c
实现BGP管理数据的程序，主要包含增加分组、释放分组，检查连接等操作。
bgp_regex.h
定义了AS中有关正则表达式匹配的相关函数。
bgp_regex.c
实现AS的正则表达式匹配与，其中通过转化函数，将字符“_”根据相应情况转化成字符"("、“^”、“|”、“[”、“{”、“}”、“]”、“$”、“）”。
bgp_route.h
定义了bgp路由的基本信息库，其中包含路由的类型（RIP、OSPF、BGP），BGP路由状态（NORMAL、STATIC、AGGTEGATE、REDISTRIBUTE）以及一系列bgp的信息初始化和解析函数。
bgp_route.c
实现的静态路由的相关操作，以及过滤器方法和许多路由相关方法。
bgp_table.h
定义了bgp的路由向量表，其中包含bgp_node类，通过存放BGP路由的关键数据，用于分派、查找、实际操作，适用于协议处理不多的情况。
bgp_table.c
实现了bgp的路由表的简单操作，其中包括bgp_node结点的初始化、创建、销毁和加入，以及路由表在线程中的加锁（lock）、解锁（unlock）、初始化与结束等操作。
bgp_zebra.h
定义了zebra的连接、初始化以及重新分配的相关操作函数。
bgp_zebra.c
主要处理Zebra的接口事件，重新分配路由。