vpp dhcp配置

dpdk-vpp源码解读

发布于 2023-03-07 17:20:36

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发布于 2023-03-07 17:20:36

DHCP基本介绍

DHCP，动态主机配置协议，前身是BOOTP协议，是一个局域网的网络协议，使用UDP协议工作，常用的2个端口：67（DHCP server），68（DHCP client）。DHCP通常被用于局域网环境，主要作用是集中的管理、分配IP地址，使client动态的获得IP地址、Gateway地址、DNS服务器地址等信息，并能够提升地址的使用率。简单来说，DHCP就是一个不需要账号密码登录的、自动给内网机器分配IP地址等信息的协议。关于DHCP业务的具体流程，可以参考公众号《Linux云计算网络》文章的介绍，文章很详细的介绍了DHCP的业务流程。本文以vpp 20.1版本dhcp处理逻辑来说明：

基本配置

环境组网

       vpp                             dhcp server  vnet2
+--------------------+               +---------------------------+
|                    +               | 网络：vnet2                |
| GigabitEthernet0/3/0-------------->+                           |
|                    |               |                           |
+--------------------+               +---------------------------+

环境使用VMware来搭建，vnet2 作为一个网关，并使能dhcp功能，配置如下：

这里特意把租用周期调整成1分钟，来观察一下，客户端在租约到期更新时的发包频率。vpp默认是每间隔租期的1/2时间发送一个dhcp request的单播报文（因为此时dhcp server及租约的ip地址都是确定的）。

接口使能dhcp功能，

vpp只支持dhcp clinet，不支持配置server，通过下面命令使能

set dhcp client intfc GigabitEthernet0/3/0

在windows系统是开启wirshark进行抓包vnet2，如下：

下面可以看到每隔30S收到一个client发的续约的请求：

在vpp源码中没有打印clinet端的基本信息，下面使用gdb来查看一下：

(gdb) p dhcp_client_main.clients[0]
$3 = {
  state = DHCP_BOUND, #当前状态
  sw_if_index = 2, #接口索引
  retry_count = 0, #记录重传次数
  next_transmit = 70068.925321623043, #next_transmit 和lease_expires 决定了发包的频率单位s，30s发送一下
  lease_expires = 70098.925321623043,
  transaction_id = 896274263, #事务的ID，由dhcp clinet申请0x356C0F57，对应报文的字段。
  leased_address = {#租用ip地址192.168.136.128   对应16进制网络序0x8088 A8C0
    data = "\300\250\210\200",
    data_u32 = 2156439744,
    as_u8 = "\300\250\210\200",
    as_u16 = {43200, 32904},
    as_u32 = 2156439744
  },
  dhcp_server = {#dhcp server地址：192.168.136.254   对应16进制网络序0xFE88 A8C0
    data = "\300\250\210\376",
    data_u32 = 4270368960,
    as_u8 = "\300\250\210\376",
    as_u16 = {43200, 65160},
    as_u32 = 4270368960
  },
  subnet_mask_width = 24, #子网掩码
  router_address = {#
    data = "\000\000\000",
    data_u32 = 0,
    as_u8 = "\000\000\000",
    as_u16 = {0, 0},
    as_u32 = 0
  },
  lease_renewal_interval = 30, #每隔30秒会重新发起request单播请求。
  lease_lifetime = 60, #默认租期时间1分钟
  option_55_data = 0x7f2ba12e813c "\001\034\002\003\017\006w\f,/\032y*",
  l2_rewrite = 0x7f2ba12ee51c "\377\377\377\377\377\377",
  hostname = 0x0,
  client_identifier = 0x7f2ba135797c "vpe 1.0",
  client_index = 0,
  pid = 0,
  set_broadcast_flag = 1 '\001',
  client_hardware_address = "\000\f)c\224\060",
  client_detect_feature_enabled = 0 '\000',
  event_callback = 0x0
}

在测试中发现一个现象，dhcp server收到discover报文，在回应offer之前会发送一个ping报文，应该是尝试看是否有设备使用了当前ip。

dhcp其他命令行

#查询dhcp clinet状态及ip地址情况。
ucpe-cli-kvm# show dhcp client intfc GigabitEthernet0/3/0 verbose
[0] GigabitEthernet0/3/0 state DHCP_BOUND addr 192.168.136.128/24 gw 0.0.0.0
retry count 0, next xmt 71192.90
#删除dhcp功能
set dhcp client del intfc GigabitEthernet0/3/0
#dhcp中继命令行配置，没有尝试配置，后续有时间再搭环境验证
set dhcp proxy [del] server <ip-addr> src-address <ip-addr> [server-fib-id <n>] [rx-fib-id <n>]
#下面应该是dhcp中继功能查询命令行
ucpe-cli-kvm# show dhcp option-82-address interface  GigabitEthernet0/3/0
      interface       source IP address
GigabitEthernet0/3/0   192.168.136.128

option 82是dhcp报文中的中继代理信息选项（relay agent information option）。当dhcp client发送请求报文到dhcp server时，若需要经过dhcp中继，则由dhcp中继将option 82添加到请求报文中。option 82包含很多sub-option，本文中的option 82只支持sub-option 1、sub-option 2和sub-option 5。sub-option 1中定义了代理电路id（即circuit id），sub-option 2中定义了代理远程id（即 remote id），sub-option 5为链路选择（link selection）子项，该选项中包含了dhcp中继添加的ip地址。 DHCP 中继解决了跨越多个网段申请 IP 地址的问题，对不同网段的 IP 地址分配可以只由一个 DHCP 服务器进行统一管理和运维。每个网段可以设置一个 DHCP 中继（可以在路由器上设或者直接在主机上配置），它可以配置 DHCP 服务器的地址，这样通过中继代理即可完成和 DHCP 服务器之间的交互（通过选项字段来标识 DHCP 中继的信息）。

DHCP clinet端状态机转换

dhcp clinet是通过process node节点来实现状态机转换及报文的发送的。process node通过定时任务和事件的方式来启动dhcp报文的发送。如果新配置一个接口使能或去使能dhcp通过事件来通知process node来发送discover报文。后续都是由定时任务来处理。目前DHCP clinet支持三个状态DISCOVER、REQUEST、BOUND。状态之间的切换如下图所示：

dhcp业务处理流程

在dhcp业务处理流程中，节点ip4-dhcp-client-detect是动态使能和去使能。 1、在discover、request状态，发送报文前需要使能ip4-dhcp-client-detect，用于接收dhcp server的回应报文。 2、在切换成bound状态后，会把节点去使能能ip4-dhcp-client-detect。后续不会再收到dhcp server发送的报文。

这里应该考虑到dhcp租期一般是2小时左右，所以2小时内不会发送request报文。在发送request报文时，需要重新使能节点。收到dhcp server回应的ack报文后，重新去使能。

在测试中发现一个bug，在查询接口feature的时候，具体存在多次使能，如下所示：

ip4-unicast:
  ip4-dhcp-client-detect
  ip4-dhcp-client-detect
  ip4-dhcp-client-detect
  ip4-reassembly-feature

问题原因：vpp的Feture在使能的缺少容错机制，存在重复使能问题。这个需要使用者维护。dhcp clinet虽然有处理容错机制，但是判断不全。

dhcp_hw_interface_state_change函数中这里缺少对使能标识的判断，导致接口状态变化时，产生重复使能的问题：

  vnet_feature_enable_disable ("ip4-unicast",
                               "ip4-dhcp-client-detect",
                               c->sw_if_index, 1 /* enable */ , 0, 0);
  c->client_detect_feature_enabled = 1;