如何在linux下打开组播功能

IGMP协议运行于主机和与主机直接相连的组播路由器之间，主机通过此协议告诉本地路由器希望加入并接受某个特定组播组的信息，同时路由器通过此协议周期性地查询局域网内某个已知组的成员是否处于活动状态（即该网段是否仍有属于某个组播组的成员），实现所连网络组成员关系的收集与维护。IGMP有三个版本，IGMPv1由RFC1112定义，目前通用的是IGMPv2，由RFC2236定义。IGMPv3目前仍然是一个草案。IGMPv1中定义了基本的组成员查询和报告过程，IGMPv2在此基础上添加了组成员快速离开的机制，IGMPv3中增加的主要功能是成员可以指定接收或指定不接收某些组播源的报文。这里着重介绍IGMPv2协议的功能。

IGMPv2通过查询器选举机制为所连网段选举唯一的查询器。查询器周期性的发送普遍组查询消息进行成员关系查询；主机发送报告消息来应答查询。当要加入组播组时，主机不必等待查询消息，主动发送报告消息。当要离开组播组时，主机发送离开组消息；收到离开组消息后，查询器发送特定组查询消息来确定是否所有组成员都已离开。

通过上述IGMP机制，在组播路由器里建立起一张表，其中包含路由器的各个端口以及在端口所对应的子网上都有哪些组的成员。当路由器接收到某个组G的数据报文后，只向那些有G的成员的端口上转发数据报文。至于数据报文在路由器之间如何转发则由路由协议决定，IGM

首先，要理解 *** 作系统的概念， *** 作系统是用户和硬件之间的一层媒介程序。不管是Linux还是Windows或者安卓、IOS，它的主要功能有两点：1、有效管理硬件。

2、方便用户 *** 作。

其次，Linux内核是Linux系统的核心程序，主要完成任务调度、内存管理、IO设备管理等等功能，主要目的是为了应用程序提供一个稳定良好的运行环境，这是一个基础。

再次，驱动程序是 *** 作系统有效管理硬件的一个途径。应用程序是方便用户 *** 作提供的程序，比如Shell，Linux中的bash shell以及KDE、gnome等图形Shell都是应用程序。 你可以简单的理解为驱动程序实现了 *** 作系统对硬件的有效管理，应用程序实现了 *** 作系统方便用户 *** 作的目的。

最后，从编程角度来看，Linux内核就是一个调用库，应用程序通过调用Linux提供的API函数来实现 *** 作，Linux内核通过与驱动通信实现对硬件的有效管理。具体的编程细节，需要自己在实践编程中体会。这是一个整体的描述。

应用程序通过命令字IP_ADD_MEMBERSHIP把一个socket加入到一个多播组，IP_ADD_MEMBERSHIP是一个IP层的命令字，其调用使用的参数是结构体struct ip_mreq，其定义如下：struct ip_mreq{struct in_addr imr_multiaddr struct in_addr imr_interface } 该结构体的两个成员分别用于指定所加入的多播组的组IP地址，和所要加入组的那个本地接口的IP地址。该命令字没有源过滤的功能，它相当于实现IGMPv1的多播加入服务接口。ip_setsockopt实现了该命令字，它通过调用ip_mc_join_group把socket加入到多播组。表示socket的结构体struct inet_sock有一个成员mc_list，它是一个结构体struct ip_mc_socklist的指针，实际上一个该结构体的链表，该结构体的定义如下：struct ip_mc_socklist{struct ip_mc_socklist *next struct ip_mreqn multi unsigned intsfmode struct ip_sf_socklist *sflist }next指向链表的下一个节点；multi表示组信息，即在哪一个本地接口上，加入到哪一个多播组；sfmode是过滤模式，取值为MCAST_INCLUDE或MCAST_EXCLUDE，分别表示只接收sflist所列出的那些源的多播数据报，和不接收sflist所列出的那些源的多播数据报；sflist是源列表，结构体struct ip_sf_socklist的定义如下：struct ip_sf_socklist{unsigned intsl_max unsigned intsl_count __u32 sl_addr[0] }sl_addr是源地址列表，sl_count应该是源地址列表中源地址的数量，sl_max应该是当前sl_addr数组的最大可容纳量(不确定)。对于通过调用IP_ADD_MEMBERSHIP加入的多播组，它会在struct inet_sock的mc_list的链表头添加如下一个节点：struct ip_mc_socklist{.next = 原来的链表头 .multi = 所加入的多播组，和接口信息 .sfmode = MCAST_EXCLUDE .sflist = NULL即不排除任何源地址，也就是不存在源过滤。}另外，一个socket所允许加入的多播组的最大数量也是有限制的，mc_list中节点的数量不允许超过sysctl_igmp_max_memberships(缺省为20)。ip_mc_join_group还需要通过ip_mreq.imr_interface的指定值找到要加入多播组的那个接口，并为接口设置状态(即该接口要加入哪个多播组，过滤哪些源，也就是为该接口增加一个组，如果要增加的组已存在，则增加该组的引用计数)。代表网络设备接口的结构体struct in_device有一个成员mc_list，这是一个结构体struct ip_mc_list的链表，该结构体的定义如下：struct ip_mc_list{struct in_device*interface unsigned long multiaddr struct ip_sf_list *sources struct ip_sf_list *tomb unsigned intsfmode unsigned long sfcount[2] struct ip_mc_list *next struct timer_list timer int users atomic_trefcnt spinlock_t lock chartm_running charreporter charunsolicit_count charloaded unsigned char gsquery unsigned char crcount }interface指向网络设备接口，multicast即为加入的组的多播地址，users记录当前有几个socket在该接口上加入了该多播组。sfcount是一个有两个元素的数组，分别记录在该接口上加入多播组的socket的过滤模式为EXCLUDE和INCLUDE的数量，sfmode为该接口本身的过滤模式。sources为源地址列表，该结构体具体内容稍后再分析。timer为主动报告定时器，当一个接口(注意：不是socket)新加入到一个多播组，需要向多播路由器发送一个igmp报告，以通知多播路由器需要向本地网络转发该组的数据报。tm_running是一个标志，如果timer当前正在运行，则置1，否则置0。reporter也是一个标志，如果当前正要开始发送igmp报告，则置该标志为1，否则为0。unsolicit_count是当一个接口新加入到一个多播组时，发送主动报告的次数，值赋为IGMP_Unsolicited_Report_Count(缺省值为2)。loaded也是一个标志，当该接口上的该多播组被加入时，需要通知硬件过滤器，通知完成即置该标志为1，否则为0。该结构体比较复杂，先看通过IP_ADD_MEMBERSHIP命令字把一个socket加入到一个新的多播组，会使struct in_device的mc_list中增加一个什么样的节点。下面是生成的节点的情况：struct ip_mc_list{.interface = in_dev .multiaddr = 多播组地址 .source = NULL//源过滤列表为空。.tomb = NULL .sfmode = MCAST_EXCLUDE //EXCLUDE模式，即不过滤任何源。.sfcount[MCAST_EXCLUDE] = 1 .sfcount[MCAST_INCLUDE] = 0//即该节点上该多播组有一个socket加入，过滤模式为EXCLUDE。.users = 1 //有一个用户。.refcnt = 1//引用计数为1.tm_running = 0 .unsolicit_count = 2 ... ...}新生成的节点加入到mc_list链表中后，要通知网络设备接口的硬件，以使它的过滤机制可以接收进该多播组的数据报，同时也要通知多播路由器。首先要把多播地址映射成以太网地址，映射规则是把多播IP地址的低23位放到以太网多播地址01-00-5E-00-00-00(16进制)的低23位。因为一个IP组地址有28位有效位(除去高位的1110)，所以有可能出现多个组地址被映射成同一个以太网多播地址，具体实现见ip_eth_mc_map。然后把这个mac地址加到硬件的过滤机制中。具体的实现在函数dev_mc_add中。代表网络设备接口的结构体struct net_device也有一个成员mc_list，它是一个结构体struct dev_mc_list的链表，该结构体的定义如下：struct dev_mc_list{struct dev_mc_list *next __u8dmi_addr[MAX_ADDR_LEN] unsigned char dmi_addrlen int dmi_users int dmi_gusers }next指向链表下一个节点，dmi_addr是多播mac地址，dmi_addrlen为多播mac地址的长度，dmi_users是在节点被重复到加入到设备上的次数，struct net_device还有一个成员mc_count，用于记录链表中节点的数量。dev_mc_add创建一个新的struct dev_mc_list节点，加入到链表中，并通过调用网络设备接口的成员函数set_multicast_list来启用设备的过滤机制。最后一步发送主动成员报告，这里，首先忽略IGMPv1和IGMPv2存在的情况。如果要加入的多播组是IGMP_ALL_HOSTS(224.0.0.1)，则不需要发送成员报告。否则启用定时器struct in_device->mr_ifc_timer(接口状态改变定时器)，该定时器在设备初始化的时候被建立，其超时处理函数是igmp_ifc_timer_expire，它发送一个IGMPv3的报告，然后再次启用定时器。也就是说，第一个主动成员报告立即发出，然后在一个0到IGMP_Unsolicited_Report_Interval(缺省为10秒)之间的一个时间后，发出第二个主动成员报告，连续发出IGMP_Unsolicited_Report_Count(缺省值为2)个。测试环境中要加入的多播组是224.0.1.1，发出的IGMPv3报告如下：数据含义22 第3版成员关系报告00 8bit保留，必须为0f8 fc 校验和00 00 16bit保留，必须为000 01 组记录的数量，为1下面为一条组记录：04 类型为CHANGE_TO_EXCLUDE_MODE，改变到EXCLUDE过滤模式00 辅助数据长度00 00 源地址的数量e0 00 01 01 组地址224.0.1.1

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