linux内核发包工具pktgen

Posted 2022-08-24 hello-Will

pktgen使用说明

内核路径 net/core/pktgen.c
作者对于pktgen的介绍： 原作者编写的pdf介绍

pktgen.c 原理介绍

pktgen运用了proc 文件系统特征来实现用户和内核的交互，用户通过向proc中传输数据，内核接收到数据后进行解析按照预定义的操作执行，添加端口，填充报文，通过内核发包接口dev_queue_xmit/netdev_start_xmit 发送给网卡，省去了从用户态发包的大部分流程（ 发包流程介绍，引用 ）。

代码分析：加载pktgen.ko内核模块，module_init(pg_init); 会发现多了跟cpu core数相等的kpktgend_%d 内核线程，

static struct pernet_operations pg_net_ops = 
	.init = pg_net_init,
	.exit = pg_net_exit,
	.id   = &pg_net_id,
	.size = sizeof(struct pktgen_net),
;

然后配置时候主要涉及三个文件节点的操作 ，对相应节点文件做读写操作的时候触发对应的proc ops

kpktgend_%d

安装了内核模块以后，在/proc/net/pktgen/目录下面会创建对应的文件，对应的操作定义为

static const struct proc_ops pktgen_thread_proc_ops = 
	.proc_open	= pktgen_thread_open,
	.proc_read	= seq_read,
	.proc_lseek	= seq_lseek,
	.proc_write	= pktgen_thread_write,
	.proc_release	= single_release,
;

pktgen_thread_write 在多add device的操作的时候会在/proc/net/pktgen/ 下添加对应的网卡名称命名的文件例如：/proc/net/pktgen/eth0

网口节点

static const struct proc_ops pktgen_if_proc_ops = 
	.proc_open	= pktgen_if_open,
	.proc_read	= seq_read,
	.proc_lseek	= seq_lseek,
	.proc_write	= pktgen_if_write,
	.proc_release	= single_release,
;
通过pktgen_if_write 来实现对报文内容和发包逻辑的配置

pgctrl

static const struct proc_ops pktgen_proc_ops = 
	.proc_open	= pgctrl_open,
	.proc_read	= seq_read,
	.proc_lseek	= seq_lseek,
	.proc_write	= pgctrl_write,
	.proc_release	= single_release,
;

通过对pgctrl的控制来实现线程发包的开始，停止，重启。

使用场景

1. 没有测试仪器的情况下对网卡，路由器，交换机等网络设备的带宽进行测试，根据包长不同会有不同表现，1500 包长达到10G测试下来没问题
2. 特殊场景，绕过协议栈等上层的处理进行发包的需求