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概念说明
FTP 数据通道的主动模式和被动模式
主动模式 ：服务端通过指定的数据传输端口（默认 20），主动连接客户端提交的端口，向客户端发送数据。
客户端主动发送：”PORT xxx,xxx,xxx,xxx,ppp,ppp”。等待服务器端发起数据连接。
服务器回复：“200”表示同意，到此数据通道可以建立了。
被动模式 ：服务端采用客户端建议使用被动模式，开启数据传输端口的监听，被动等待客户端的连接然后向客户端发送数据。
客户端主动发送：”PASV”。通知服务器端使用被动模式。
服务器回复：“227 xxx,xxx,xxx,xxx,ppp,ppp”。表示同意，同时将本端监听的端口和 IP 发送给客户端。
一言以蔽之，服务端主动连接客户端就是主动模式，服务端被动等待客户端连接（客户端主动连接服务端）就是被动模式。
ftp 有主动模式被动模式而 ssh 等其他协议没有这种说法的根源是：ftp 要使用别的端口来传输数据。
LVS 中对 FTP 的数据通道的处理
out2in
从上面的概念可以知道，主动模式客户端会通过”PORT“命令将本地监听的端口和 IP 发送给服务器。所以在 out2in 方向可以获取数据通道的信息。目前只有 nat 模式需要支持 ftp 的 alg 处理。在 dnat 函数中会解析 ftp 的内容，找到 PORT 命令信息，添加数据通道的连接跟踪。
假设我们从内容中获取的 ip 为 dataip，端口为 dataport。控制通道的连接跟踪为 cn，则添加的连接跟踪 7 元祖为：
caddr：dataip
cport：dataport
vaddr：cn->vaddr
vport：cn->vport-1（即 20）
daddr：cn->daddr
dport：cn->dport-1（即 20）
创建该连接跟踪后，会将其状态设置为 IP_VS_TCP_S_LISTEN，同时设置其超时定时器的时间为对应的时间。主动模式下不需要进行 seq 的修正，因为报文不会进行 ip 地址的变化。
in2out
从上面的概念可以知道，被动模式服务器端会将本地监听的端口和 IP 发送给客户端。所以在 in2out 方向可以获取数据通道的信息。目前只有 nat 模式需要支持 ftp 的 alg 处理。因为是在 in2out 方向，所以在 snat 的反向动作 dnat 中会进行数据通道的连接跟踪处理。
假设我们从内容中获取的 ip 为 dataip，端口为 dataport。控制通道的连接跟踪为 cn，则添加的连接跟踪 7 元祖为：
caddr：cn->addr
cport：0
vaddr：cn->vaddr
vport：dataport
daddr：dataip
dport：dataport
从上面的连接跟踪信息可以知道，LVS 希望客户端发送的数据通道的目的 IP 也是 VIP，这与实服务器指定的 dataip 是不一样的。所以需要修改 ftp 报文中的端口 IP 信息，让客户端发起数据通道连接时能命中上面的连接跟踪内容。同时还不知道客户端会以哪个端口来连接服务器的数据通道，所以连接跟踪中的 cport 设置为 0，并且设置了标志 IP_VS_CONN_F_NO_CPORT。表示这个连接跟踪需要在确定的时候设置该 cport(这个时候就是客户端发送连接数据通道的 syn 包的时候，命中了该连接跟踪)。
由于需要修改应用层信息，那么涉及到 tcp 的序列号的变化，LVS 想借用 netfilter 的 adjseq 机制进行处理，设置了标志 IP_VS_CONN_F_NFCT，表示不要删除 conntrack。
关键函数分析
out2in
/*
* Look at incoming ftp packets to catch the PASV/PORT command
* (outside-to-inside).
*
* The incoming packet having the PORT command should be something like
* "PORT xxx,xxx,xxx,xxx,ppp,ppp\n".
* xxx,xxx,xxx,xxx is the client address, ppp,ppp is the client port number.
* In this case, we create a connection entry using the client address and
* port, so that the active ftp data connection from the server can reach
* the client.
*/
static int ip_vs_ftp_in(struct ip_vs_app *app, struct ip_vs_conn *cp,
struct sk_buff *skb, int *diff)
{
struct iphdr *iph;
struct tcphdr *th;
char *data, *data_start, *data_limit;
char *start, *end;
union nf_inet_addr to;
__be16 port;
struct ip_vs_conn *n_cp;
/* no diff required for incoming packets */
*diff = 0;
#ifdef CONFIG_IP_VS_IPV6
/* This application helper doesn't work with IPv6 yet,
* so turn this into a no-op for IPv6 packets
*/
if (cp->af == AF_INET6)
return 1;
#endif
/* Only useful for established sessions */
if (cp->state != IP_VS_TCP_S_ESTABLISHED)
return 1;
/* Linear packets are much easier to deal with. */
if (!skb_make_writable(skb, skb->len))
return 0;
/*
* Detecting whether it is passive
*/
iph = ip_hdr(skb);
th = (struct tcphdr *)&(((char *)iph)[iph->ihl*4]);
/* Since there may be OPTIONS in the TCP packet and the HLEN is
the length of the header in 32-bit multiples, it is accurate
to calculate data address by th+HLEN*4 */
data = data_start = (char *)th + (th->doff << 2);
data_limit = skb_tail_pointer(skb);
// 家产是否为从模式，6 表示 "PASV\r\n" 的长度，这里采用了暴力匹配
while (data <= data_limit - 6) {if (strncasecmp(data, "PASV\r\n", 6) == 0) {
/* Passive mode on */
IP_VS_DBG(7, "got PASV at %td of %td\n",
data - data_start,
data_limit - data_start);
cp->app_data = &ip_vs_ftp_pasv;
return 1;
}
data++;
}
/*
* To support virtual FTP server, the scenerio is as follows:
* FTP client ----> Load Balancer ----> FTP server
* First detect the port number in the application data,
* then create a new connection entry for the coming data
* connection.
* 这种情况为主动模式。*/
if (ip_vs_ftp_get_addrport(data_start, data_limit,
CLIENT_STRING, sizeof(CLIENT_STRING)-1,
'','\r', &to.ip, &port,
&start, &end) != 1)
return 1;
IP_VS_DBG(7, "PORT %pI4:%d detected\n", &to.ip, ntohs(port));
/* Passive mode off */
cp->app_data = NULL;
/*
* Now update or create a connection entry for it
*/
IP_VS_DBG(7, "protocol %s %pI4:%d %pI4:%d\n",
ip_vs_proto_name(iph->protocol),
&to.ip, ntohs(port), &cp->vaddr.ip, 0);
{
struct ip_vs_conn_param p;
// 为主动模式创建请求方向的连接跟踪，只记录了
// 主动模式端口号为 20。ip_vs_conn_fill_param(cp->ipvs, AF_INET,
iph->protocol, &to, port, &cp->vaddr,
htons(ntohs(cp->vport)-1), &p);//vport==(vportcp->vport)-1
n_cp = ip_vs_conn_in_get(&p);
if (!n_cp) {
/* This is ipv4 only 使用同一个服务器。*/
n_cp = ip_vs_conn_new(&p, AF_INET, &cp->daddr,
htons(ntohs(cp->dport)-1),//dport==(vportcp->dport)-1
IP_VS_CONN_F_NFCT, cp->dest,
skb->mark);
if (!n_cp)
return 0;
/* add its controller */
ip_vs_control_add(n_cp, cp);
}
}
/*
* Move tunnel to listen state
* 设置连接跟踪的状态为 listen。*/
ip_vs_tcp_conn_listen(n_cp);
ip_vs_conn_put(n_cp);
return 1;
}in2out
/*
* Look at outgoing ftp packets to catch the response to a PASV command
* from the server (inside-to-outside).
* When we see one, we build a connection entry with the client address,
* client port 0 (unknown at the moment), the server address and the
* server port. Mark the current connection entry as a control channel
* of the new entry. All this work is just to make the data connection
* can be scheduled to the right server later.
*
* The outgoing packet should be something like
* "227 Entering Passive Mode (xxx,xxx,xxx,xxx,ppp,ppp)".
* xxx,xxx,xxx,xxx is the server address, ppp,ppp is the server port number.
*/
static int ip_vs_ftp_out(struct ip_vs_app *app, struct ip_vs_conn *cp,
struct sk_buff *skb, int *diff)
{
struct iphdr *iph;
struct tcphdr *th;
char *data, *data_limit;
char *start, *end;
union nf_inet_addr from;
__be16 port;
struct ip_vs_conn *n_cp;
char buf[24]; /* xxx.xxx.xxx.xxx,ppp,ppp\000 */
unsigned int buf_len;
int ret = 0;
enum ip_conntrack_info ctinfo;
struct nf_conn *ct;
*diff = 0;
#ifdef CONFIG_IP_VS_IPV6
/* This application helper doesn't work with IPv6 yet,
* so turn this into a no-op for IPv6 packets
*/
if (cp->af == AF_INET6)
return 1;
#endif
/* Only useful for established sessions */
if (cp->state != IP_VS_TCP_S_ESTABLISHED)
return 1;
/* Linear packets are much easier to deal with. */
if (!skb_make_writable(skb, skb->len))
return 0;
// 被动模式，说明是客户端发起连接，服务器会发送端口和地址
if (cp->app_data == &ip_vs_ftp_pasv) {// 被动模式，端口来自服务器端，需要在 out 方向获取端口。iph = ip_hdr(skb);
th = (struct tcphdr *)&(((char *)iph)[iph->ihl*4]);
data = (char *)th + (th->doff << 2);
data_limit = skb_tail_pointer(skb);
if (ip_vs_ftp_get_addrport(data, data_limit,
SERVER_STRING,
sizeof(SERVER_STRING)-1,
'(', ')',
&from.ip, &port,
&start, &end) != 1)
return 1;
IP_VS_DBG(7, "PASV response (%pI4:%d) -> %pI4:%d detected\n",
&from.ip, ntohs(port), &cp->caddr.ip, 0);
/*
* Now update or create an connection entry for it
* 获取的服务器端打开的地址和端口
*/
{
struct ip_vs_conn_param p;
ip_vs_conn_fill_param(cp->ipvs, AF_INET,
iph->protocol, &from, port,
&cp->caddr, 0, &p);// 这里填写了客户端的端口为 0
// 查看是否存在输出的
n_cp = ip_vs_conn_out_get(&p);
}
if (!n_cp) {
struct ip_vs_conn_param p;
ip_vs_conn_fill_param(cp->ipvs,
AF_INET, IPPROTO_TCP, &cp->caddr,
0, &cp->vaddr, port, &p);
/* As above, this is ipv4 only */
/* 设置客户端端口可以为 0，因为没有端口 */
n_cp = ip_vs_conn_new(&p, AF_INET, &from, port,
IP_VS_CONN_F_NO_CPORT |
IP_VS_CONN_F_NFCT,
cp->dest, skb->mark);
if (!n_cp)
return 0;
/* add its controller */
ip_vs_control_add(n_cp, cp);
}
/*
* Replace the old passive address with the new one
* 修改报文内容，使用新的 ip 通知客户端
*/
from.ip = n_cp->vaddr.ip;
port = n_cp->vport;
snprintf(buf, sizeof(buf), "%u,%u,%u,%u,%u,%u",
((unsigned char *)&from.ip)[0],
((unsigned char *)&from.ip)[1],
((unsigned char *)&from.ip)[2],
((unsigned char *)&from.ip)[3],
ntohs(port) >> 8,
ntohs(port) & 0xFF);
buf_len = strlen(buf);
// 使用 nf_ct 机制进行变换
ct = nf_ct_get(skb, &ctinfo);
if (ct) {
bool mangled;
/* If mangling fails this function will return 0
* which will cause the packet to be dropped.
* Mangling can only fail under memory pressure,
* hopefully it will succeed on the retransmitted
* packet.
* 会涉及 seqadjst。*/
mangled = nf_nat_mangle_tcp_packet(skb, ct, ctinfo,
iph->ihl * 4,
start - data,
end - start,
buf, buf_len);
if (mangled) {
ip_vs_nfct_expect_related(skb, ct, n_cp,
IPPROTO_TCP, 0, 0);
if (skb->ip_summed == CHECKSUM_COMPLETE)
skb->ip_summed = CHECKSUM_UNNECESSARY;
/* csum is updated */
ret = 1;
}
}
/*
* Not setting 'diff' is intentional, otherwise the sequence
* would be adjusted twice.
*/
cp->app_data = NULL;
// 设置连接跟踪的状态为 listen 状态。ip_vs_tcp_conn_listen(n_cp);
ip_vs_conn_put(n_cp);
return ret;
}
return 1;
}IP_VS_CONN_F_NO_CPORT
/*
* Fill a no_client_port connection with a client port number
*/
void ip_vs_conn_fill_cport(struct ip_vs_conn *cp, __be16 cport)
{if (ip_vs_conn_unhash(cp)) {spin_lock_bh(&cp->lock);
if (cp->flags & IP_VS_CONN_F_NO_CPORT) {atomic_dec(&ip_vs_conn_no_cport_cnt);
cp->flags &= ~IP_VS_CONN_F_NO_CPORT;
cp->cport = cport;
}
spin_unlock_bh(&cp->lock);
/* hash on new dport */
ip_vs_conn_hash(cp);
}
}正文完