rstplib源码分析---快速生成树之端口信息状态机

清疚 2022-08-27 08:50 191阅读 0赞

1 源码

**rstplib.1.1.02**/portinfo.c, portinfo.h。

2 功能

端口信息状态机，负责接收BPDUs，维护端口的生成树信息。

3 代码简析

3.1 状态定义

\#define STATES \{ /

CHOOSE(DISABLED), /

CHOOSE(ENABLED),  /

CHOOSE(AGED),     /

CHOOSE(UPDATE),   /

CHOOSE(CURRENT),  /

CHOOSE(RECEIVE),  /

CHOOSE(SUPERIOR), /

CHOOSE(REPEAT),   /

CHOOSE(AGREEMENT),    /

STATES宏定义了状态机的各个状态（ENABLED态为IEEE 802.1y中定义，此处不讨论），其中CHOOSE也是一个宏，用于运行和调试的切换。

运行时：

\#define CHOOSE(a) a

typedef enum STATES THE\_STATE\_T;

\#undef CHOOSE // 取消定义

调试打印时可用来返回状态机名称（前加\#转换为字符串，见《[宏中"\#"和"\#\#"的用法][Link 1]》）：

\#define CHOOSE(a) \#a // 重新定义

static char    \*state\_names\[\] = STATES;

\#undef CHOOSE

3.2 rcvBpdu

static RCVD\_MSG\_T rcvBpdu (STATE\_MACH\_T\* this)

int   bridcmp;

...

/\* 条件1：消息是从指定端口发出：

\* ( 该BPDU是RST BPDU && BPDU的Port Role==Designated) || BPDU是Config BPDU

\*/

if (RSTP\_PORT\_ROLE\_DESGN == port->msgPortRole ||

BPDU\_CONFIG\_TYPE == port->msgBpduType) \{

bridcmp = STP\_VECT\_compare\_vector (&port->msgPrio, &port->portPrio); // 条件2：消息优先级向量比端口优先级向量优越

if (bridcmp < 0 ||

(! STP\_VECT\_compare\_bridge\_id (&port->msgPrio.design\_bridge,

&port->portPrio.design\_bridge) &&

port->msgPrio.design\_port == port->portPrio.design\_port      &&

STP\_compare\_times (&port->msgTimes, &port->portTimes)))

return SuperiorDesignateMsg; // 收到更优BPDU，返回更优信息SuperiorDesignateMsg

/\* 条件1：消息是从指定端口发出 \*/

if (BPDU\_CONFIG\_TYPE == port->msgBpduType ||

RSTP\_PORT\_ROLE\_DESGN == port->msgPortRole) \{ // 条件2：msgPriority==portPriority && msgTimes==portTimes

if (! STP\_VECT\_compare\_vector (&port->msgPrio,

&port->portPrio) &&

! STP\_compare\_times (&port->msgTimes, &port->portTimes)) \{

return RepeatedDesignateMsg; // BPDU来自当前指定网桥，返回重复信息RepeatedDesignateMsg

/\* 子网桥根端口统一本端口快速转移到转发态，返回确认信息ConfirmedRootMsg \*/

if (RSTP\_PORT\_ROLE\_ROOT == port->msgBpduType                    &&

port->operPointToPointMac                                   &&

! STP\_VECT\_compare\_bridge\_id (&port->msgPrio.design\_bridge,

&port->portPrio.design\_bridge) &&

AGREEMENT\_BIT & port->msgFlags) \{

return ConfirmedRootMsg;

return OtherMsg; // 返回其他信息OtherMsg

3.3 setTcFlags

设置拓扑变化相关标志：

rcvdTc = TRUE：当该BPDU是一个设置拓扑变化标志的 ConfigBPDU 或 RST BPDU 时

rcvdTcAck = TRUE：当该BPDU是一个设置拓扑变化确认标志的 ConfigBPDU 或 RST BPDU 时

rcvdTcn = TRUE：当该BPDU是一个 TCN BPDU 时

static Bool setTcFlags (STATE\_MACH\_T\* this)

/\* 在STP\_info\_rx\_bpdu()中"port->msgBpduType = bpdu->hdr.bpdu\_type;"

\* 获取到接收BPDU的类型赋给端口变量msgBpduType，若为“PDU\_TOPO\_CHANGE\_TYPE”

\* 则更新端口变量rcvdTcn为真，标识“收到拓扑变化通知消息信号”

\*/

if (BPDU\_TOPO\_CHANGE\_TYPE == port->msgBpduType) \{

port->rcvdTcn = True;

/\* 在STP\_info\_rx\_bpdu()中"port->msgFlags =  bpdu->body.flags;"获取BPDU头的flags字段，

\* 用来区分：

\* 1—拓扑变化标 志(Topology Change flag )

\* 8 —拓扑变化确认标志(Topology Change Acknowledgment flag)

\*/

else

if (TOLPLO GY\_CHANGE\_BIT & port->msgFlags) \{

port->rcvdTc = True;

if (TOLPLOGY\_CHANGE\_ACK\_BIT & port->msgFlags) \{

port->rcvdTcAck = True;

return True;

具体可参考RST BPDU格式的BPDU Type和Flags域。

3.4 updtBPDUVersion

\#define BPDU\_TOPO\_CHANGE\_TYPE    0x80

\#define BPDU\_CONFIG\_TYPE               0x00

\#define BPDU\_RSTP                             0x02

static Bool updtBPDUVersion (STATE\_MACH\_T\* this)

/\*STP有2种BPDU：Config BPDU，TCN BPDU（TOPO CHANGE）

\* RSTP有1种BPDU：RSTP BPDU

\* 此信息由BPDU头部中的BPDU Types字段即msgBpduType标识，参见以上宏定义

\*/

if (BPDU\_TOPO\_CHANGE\_TYPE == port->msgBpduType) \{

port->rcvdSTP = True; // STP

if (BPDU\_RSTP == port->msgBpduType) \{

port->rcvdRSTP = True; // RSTP

return True;

关于版本，**[RSTP][]**能够识别STP BPDU，STP不能够识别RSTP BPDU，即同一拓扑中同时有RSTP设备和STP设备时，协议将退化为STP。

在一个RSTP网桥中，版本类型可以是：

(1) STP兼容模式

在此模式下将禁用可选端口到根端口的快速转移、指定端口快速转移到转发状态并且只发送接收 Config BPDUs 和 TCN BPDUs，丢弃任何收到的RST BPDUs。

(2) RSTP模式

在此模式下将允许可选端口到根端口的快速转移、指定端口快速转移到转发状态可以发送接收Config BPDUs 、TCN BPDUs和RST BPDUs。

3.5 STP\_info\_rx\_bpdu

根据接收BPDU头部的BPDU Types字段信息，维护port的各成员变量的更新，提供状态机切换的触发事件。

void

STP\_info\_rx\_bpdu (PORT\_T\* port, struct stp\_bpdu\_t\* bpdu, size\_t len)

/\* check bpdu type \*/

switch (bpdu->hdr.bpdu\_type) \{

case BPDU\_CONFIG\_TYPE:

port->rx\_cfg\_bpdu\_cnt++;

if (port->admin\_non\_stp) return; // 管理员配置为不支持STP兼容模式则直接返回

port->rcvdBpdu = True; // 标记接收到BPDU

break;

case BPDU\_TOPO\_CHANGE\_TYPE:

...

case BPDU\_RSTP:

port->rx\_rstp\_bpdu\_cnt++;

if (port->owner->ForceVersion >= NORMAL\_RSTP) \{ // NORMAL\_RSTP = 2,大于等于2的版本号才支持RSTP

port->rcvdBpdu = True;

\} else \{

return;

break;

/\* 更新端口信息 \*/

port->msgBpduVersion = bpdu->hdr.version;

port->msgBpduType =    bpdu->hdr.bpdu\_type;

port->msgFlags =       bpdu->body.flags;

...

3.6 updtRcvdInfoWhile

用来计算rcvdInfoWhile的值

有效年龄＝Message Age +╔ max(1，1/16 Max Age)╗(Message Age、Max Age来自portTimes)

(1) 如果有效年龄 > Max Age：rcvdInfoWhile = 0

(2) 如果有效年龄<= Max Age：rcvdInfoWhile = min(Max Age - 有效年龄，HelloTime\*3)

3.6 STP\_info\_enter\_state

执行指定状态的特定动作。

void STP\_info\_enter\_state (STATE\_MACH\_T\* this)

switch (this->State) \{

case BEGIN: // 开始态，自定义，用于状态机启动初始化

port->rcvdMsg = OtherMsg;

port->msgBpduType = -1;

port->msgPortRole = RSTP\_PORT\_ROLE\_UNKN;

port->msgFlags = 0; // 此处无break，直接进入DISABLED态

case DISABLED:

...//优先级和时间设为指定值，待重选角色

break;

case ENABLED: /\* IEEE 802.1y \*/

...

break;

case AGED: // 过期态，为一过渡状态

port->infoIs = Aged;

port->reselect = True; port->selected = False; // 待重选角色

break;

case UPDATE:

/\* 端口变为指定端口，执行一系列固定配置 \*/

STP\_VECT\_copy (&port->portPrio, &port->designPrio);

STP\_copy\_times (&port->portTimes, &port->designTimes);

port->updtInfo = False;

port->agreed = port->synced = False; /\* In UPDATE \*/

port->proposed = port->proposing = False; /\* in UPDATE \*/

port->infoIs = Mine;

port->newInfo = True;

break;

case CURRENT:

break;

case RECEIVE:

port->rcvdMsg = rcvBpdu (this); // 从rcvBpdu () 获取接收信息，用于决定STP\_info\_check\_conditions()的状态切换

updtBPDUVersion (this); // 更新BPDU版本

setTcFlags (this); // 更新拓扑标志

port->rcvdBpdu = False; // BPDU已得到处理，复位BPDU接收标志

break;

case SUPERIOR: // 转到更优信息态时，说明当前该端口信息与生成树不一致，同步标志置FALSE且待重选角色

STP\_VECT\_copy (&port->portPrio, &port->msgPrio);

STP\_copy\_times (&port->portTimes, &port->msgTimes);

updtRcvdInfoWhile (this);

port->proposing = False; /\* in SUPERIOR \*/

port->proposed = recordProposed (this, "SUPERIOR");

port->infoIs = Received;

port->reselect = True;

port->selected = False;

break;

case REPEAT:

/\* 记录Proposal标志，返回值赋给proposed

\* =TRUE：该BPDU是RST BPDU && 该BPDU的port role==Designated Port && 该BPDU的Proposal标志==TRUE &&

\* operPointToPointMAC==TRUE

\*/

port->proposed = recordProposed (this, "REPEAT");

updtRcvdInfoWhile (this);

break;

case AGREEMENT:

port->agreed = True;

port->proposing = False; /\* In AGREEMENT \*/

break;

3.7 STP\_info\_check\_conditions

检查状态机倒换条件并进行相应状态倒换。、

Bool STP\_info\_check\_conditions (STATE\_MACH\_T\* this)

/\* 端口禁止或处于BEGIN态时切换到DISABLED态 \*/

if ((! port->portEnabled && port->infoIs != Disabled) || BEGIN == this->State) \{

return STP\_hop\_2\_state (this, DISABLED);

/\* 当前态 + 倒换条件 -> 下一状态 \*/

switch (this->State) \{

case DISABLED:

if (port->updtInfo) \{

return STP\_hop\_2\_state (this, DISABLED);

...

break;

case AGED:

if (port->selected && port->updtInfo) \{

return STP\_hop\_2\_state (this, UPDATE);

break;

case UPDATE:

return STP\_hop\_2\_state (this, CURRENT);

break;

...

/\* RECEIVE态下根据收消息类型决定下一状态port->rcvdMsg在STP\_info\_enter\_state()函数中

\* 由port->rcvdMsg = rcvBpdu (this) 获取

\*/

case RECEIVE:

switch (port->rcvdMsg) \{

case SuperiorDesignateMsg:

return STP\_hop\_2\_state (this, SUPERIOR);

case RepeatedDesignateMsg:

return STP\_hop\_2\_state (this, REPEAT);

case ConfirmedRootMsg:

return STP\_hop\_2\_state (this, AGREEMENT);

default:

return STP\_hop\_2\_state (this, CURRENT);

break;

...

return False;

4 状态机

![端口信息状态机][SouthEast]

[Link 1]: http://blog.csdn.net/zhaoqiaoshi/archive/2010/03/24/5411065.aspx
[RSTP]: http://blog.csdn.net/shanzhizi/article/category/1157892
[SouthEast]: /images/20220824/77ce6596e6cd446a9232225ec82e0aad.png

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