TCP listen套接字的查找的变化
内核TCP在收到SYN报文时，会根据报文的目的IP和Port，在本地匹配处于LISTEN状态的套接字进行握手过程。
4.17版本以前的listen套接字查找
The current listener hashtable is hashed by port only. When a process is listening at many IP addresses with the same port (e.g.[IP1]:443, [IP2]:443… [IPN]:443), the inet[6]_lookup_listener() performance is degraded to a link list. It is prone to syn attack.
4.17版本之前，TCP的listener socket是按port进行hash，然后插入到对应的冲突链表中的。这就使得如果很多个listen套接字都侦听同一个port，就会使得链表拉得比较长, 这种情况在3.9版本引入REUSEPORT之后更加严重
举个栗子，主机上启动了6个listener,它们都侦听21端口，因此被放到同一条链表上(其中sk_B使用了REUSEPORT)。如果此时收到一个目标位1.1.1.4:21的SYN连接请求,内核在查找listenr的时候，始终会从头开始遍历到尾，直到找到匹配的sk_D。
4.17版本：在两个hashtable中查找
4.17版本增加了一个新的hashtable(lhash2)来组织listen套接字，这个lhash2是按port+addr作为key进行hash的，而原来按port进行hash的hashtable保持不变。换句话说，同一个listen套接字会同时放到两个hashtable中(例外情况是，如果它绑定的本地地址是0.0.0.0,则只会放到原来的hashtable中)
lhash2增加了addr作为key，也就增加hash的随机性。还是以上面的例子为例，此时，原来的sk_A~C可能就被hash到其他冲突链了,当然与此同时，也有可能有原来在其他冲突链上的sk_E被hash到lhash2[0]这条冲突链。
因此在listen套接字的查找时，内核会根据SYN报文中的port+addr，同时计算出满足条件的套接字应该在两个hashtable中所属的链表，然后比较这两个链表的长度，如果在1st链表长度不长或者小于2nd链表的长度，则还是以原来的方式，在1st链表中进行查找，否则就在2nd链表中进行查找。
struct inet_hashinfo *hashinfo,
struct sk_buff *skb, int doff,
@@ -217,10 +306,42 @@ struct sock *__inet_lookup_listener(struct net *net,
unsigned int hash = inet_lhashfn(net, hnum);
struct inet_listen_hashbucket *ilb = &hashinfo->listening_hash[hash];
bool exact_dif = inet_exact_dif_match(net, skb);
+ struct inet_listen_hashbucket *ilb2;
struct sock *sk, *result = NULL;
int score, hiscore = 0;
+ unsigned int hash2;
u32 phash = 0;
+ if (ilb->count <= 10 || !hashinfo->lhash2)
+ goto port_lookup;
+
+ /* Too many sk in the ilb bucket (which is hashed by port alone).
+ * Try lhash2 (which is hashed by port and addr) instead.
+ */
+
+ hash2 = ipv4_portaddr_hash(net, daddr, hnum);
+ ilb2 = inet_lhash2_bucket(hashinfo, hash2);
+ if (ilb2->count > ilb->count)
+ goto port_lookup;
+
+ result = inet_lhash2_lookup(net, ilb2, skb, doff,
+ saddr, sport, daddr, hnum,
+ dif, sdif);
+ if (result)
+ return result;
+
+ /* Lookup lhash2 with INADDR_ANY */
+
+ hash2 = ipv4_portaddr_hash(net, htonl(INADDR_ANY), hnum);
+ ilb2 = inet_lhash2_bucket(hashinfo, hash2);
+ if (ilb2->count > ilb->count)
+ goto port_lookup;
+
+ return inet_lhash2_lookup(net, ilb2, skb, doff,
+ saddr, sport, daddr, hnum,
+ dif, sdif);
+
+port_lookup:
sk_for_each_rcu(sk, &ilb->head) {
score = compute_score(sk, net, hnum, daddr,
dif, sdif, exact_dif);
5.0版本：只在2nd hashtable中查找
内核在5.0版本又将查找方式改为了只在2nd hashtable中进行查找。这样修改的原因是按原来的查找方式，如果选择了在1st hashtable中进行查找，可能发生在通配地址(0.0.0.0)和特定地址(比如1.1.1.1)都侦听同一个Port时，反而匹配上通配地址的listener的问题。这其实不是4.17版本的锅，而是在3.9版本引入SO_PORTREUSE就已经存在了！
来看看怎么回事：
设置了SO_REUSEPORT的sk_A和sk_B同时侦听21端口，如果sk_A是后启动，那么它将添加到链表头，这样当收到一个1.1.1.2:21的报文时，内核会发现sk_A就已经匹配了，它就不会再去尝试匹配更精确的sk_B！这显然不好，要知道在SO_REUSEPORT进入内核之前，内核会遍历整个链表，对每个套接字进行匹配程度打分(compute_score)。
5.0版本修改为只在2nd hashtable中进行查找，并且修改了compute_score的实现方式，如果侦听地址与报文的目的地址不相同，则直接算匹配失败。而在之前，通配地址是可以直接通过这项检查的。
查找方式的修改：
struct sock *__inet_lookup_listener(struct net *net,
const __be32 daddr, const unsigned short hnum,
const int dif, const int sdif)
{
- unsigned int hash = inet_lhashfn(net, hnum);
- struct inet_listen_hashbucket *ilb = &hashinfo->listening_hash[hash];
- bool exact_dif = inet_exact_dif_match(net, skb);
struct inet_listen_hashbucket *ilb2;
- struct sock *sk, *result = NULL;
- int score, hiscore = 0;
+ struct sock *result = NULL;
unsigned int hash2;
- u32 phash = 0;
-
- if (ilb->count <= 10 || !hashinfo->lhash2)
- goto port_lookup;
-
- /* Too many sk in the ilb bucket (which is hashed by port alone).
- * Try lhash2 (which is hashed by port and addr) instead.
- */
hash2 = ipv4_portaddr_hash(net, daddr, hnum);
ilb2 = inet_lhash2_bucket(hashinfo, hash2);
- if (ilb2->count > ilb->count)
- goto port_lookup;
result = inet_lhash2_lookup(net, ilb2, skb, doff,
saddr, sport, daddr, hnum,
@@ -335,34 +313,12 @@ struct sock *__inet_lookup_listener(struct net *net,
goto done;
/* Lookup lhash2 with INADDR_ANY */
-
hash2 = ipv4_portaddr_hash(net, htonl(INADDR_ANY), hnum);
ilb2 = inet_lhash2_bucket(hashinfo, hash2);
- if (ilb2->count > ilb->count)
- goto port_lookup;
result = inet_lhash2_lookup(net, ilb2, skb, doff,
- saddr, sport, daddr, hnum,
+ saddr, sport, htonl(INADDR_ANY), hnum,
dif, sdif);
- goto done;
-
-port_lookup:
- sk_for_each_rcu(sk, &ilb->head) {
- score = compute_score(sk, net, hnum, daddr,
- dif, sdif, exact_dif);
- if (score > hiscore) {
- if (sk->sk_reuseport) {
- phash = inet_ehashfn(net, daddr, hnum,
- saddr, sport);
- result = reuseport_select_sock(sk, phash,
- skb, doff);
- if (result)
- goto done;
- }
- result = sk;
- hiscore = score;
- }
- }
打分部分的修改
@@ -234,24 +234,16 @@ static inline int compute_score(struct sock *sk, struct net *net,
const int dif, const int sdif, bool exact_dif)
{
int score = -1;
- struct inet_sock *inet = inet_sk(sk);
- bool dev_match;
- if (net_eq(sock_net(sk), net) && inet->inet_num == hnum &&
+ if (net_eq(sock_net(sk), net) && sk->sk_num == hnum &&
!ipv6_only_sock(sk)) {
- __be32 rcv_saddr = inet->inet_rcv_saddr;
- score = sk->sk_family == PF_INET ? 2 : 1;
- if (rcv_saddr) {
- if (rcv_saddr != daddr)
- return -1;
- score += 4;
- }
- dev_match = inet_sk_bound_dev_eq(net, sk->sk_bound_dev_if,
- dif, sdif);
- if (!dev_match)
+ if (sk->sk_rcv_saddr != daddr)
+ return -1;
+
+ if (!inet_sk_bound_dev_eq(net, sk->sk_bound_dev_if, dif, sdif))
return -1;
- score += 4;
+ score = sk->sk_family == PF_INET ? 2 : 1;
if (sk->sk_incoming_cpu == raw_smp_processor_id())
score++;
}