haproxy 思考

　　通过代理服务器在两个TCP接连之间转发数据是一个常见的需求，然后通常部署的时候涉及到（虚拟）服务器、真实服务器、防护设备。涉及到多个ip地址相关联，改动一个IP就需要修改配置。

比如反向服务器部署的时候， 真实服务器ip 改动就会联动反向代理关系改动，比较麻烦。所以当然是将真实服务器Ip 对外最好， 修改Ip 只会去改动DNS，但是中间的网络设备、安全设备怎样加入呢？

此时就有了透传用户ip的方法。client-----socket1-----haproxy-----socket2---server； 即client 和haproxy建立tcp链接， haproxy和server 建立tcp链接转发client请求以及响应，haproxy完成安全设备等业务处理。client-----socket1-----haproxy-----socket2---server；---根据这个数据流可以看到haproxy实际就是串联在client和server 中的设备， 其负责转发报文--报文的IP PORT等信息不会改变。所以就需要将client的IP透传到Haproxy。技术的话 应该是非常成熟了！

proxy的配置:

/sbin/iptables -F
/sbin/iptables -t mangle -N DIVERT
/sbin/iptables -t mangle -A PREROUTING -p tcp -m socket -j DIVERT
/sbin/iptables -t mangle -A DIVERT -j MARK --set-mark 1
/sbin/iptables -t mangle -A DIVERT -j ACCEPT
/sbin/ip rule add fwmark 1 lookup 100
/sbin/ip route add local 0.0.0.0/0 dev lo table 100

将所有client发往server的tcp包，重定向到本地设备haproxy回环接口（lo）上,由TProxy内核补丁来对这些网络包进行处理，此时client和lo接口上的listen socket三次握手建立tcp隧道流。然后拿到tcp流真实源IP-srcip 、目的IP-dstip 、源端口-srcport 、目的端口-dstport，进而使用srcip srcport 同后端server（dstip dstport）建立tcp链接 。

问题1:porxy设备怎样拦截tcp流将报文送到lo接口，同时怎样建立socket-----socket的三次握手

根据以前的文章TCP/IP协议栈文章可知:

• 数据包在各层传递过程中， 在linux内核中统一表示为一个结构：struct sk_buff，简写为skb;
• skb在TCP/IP协议栈处理时， 由skb->sk 标明该数据包对应的应用层socket套接字是哪个；tcp/udp层将根据skb->sk这个信息，将网络包放入到某个应用进程创建的套接字中，供应用层处理该网络包

所以关键就是在处理目的地为非本地ip网络数据包时，将skb中的sk指定为haproxy进程创建的socket套接字。

通过iptables配置ip层的路由规则， 将所有基于tcp的网络包（skb），打上标记（–set-mark 1），并将这些打了标记的包， 重定向到本地环路

/sbin/iptables -F
/sbin/iptables -t mangle -N DIVERT
/sbin/iptables -t mangle -A PREROUTING -p tcp -m socket -j DIVERT
/sbin/iptables -t mangle -A DIVERT -j MARK --set-mark 1
/sbin/iptables -t mangle -A DIVERT -j ACCEPT
/sbin/ip rule add fwmark 1 lookup 100
/sbin/ip route add local 0.0.0.0/0 dev lo table 100

proxy从本地环路上抓取网络包（skb），然后提取出网络包中的源ip/port，目的ip/port，根据这些信息，从内核中查找出对应的套接字句柄sk，然后进行赋值： skb->sk = sk

tproxy处理逻辑代码如下：

static unsigned int
tproxy_tg4(struct net *net, struct sk_buff *skb, __be32 laddr, __be16 lport,
       u_int32_t mark_mask, u_int32_t mark_value)
{
    const struct iphdr *iph = ip_hdr(skb);
    struct udphdr _hdr, *hp;
    struct sock *sk;
////获得传输头
    hp = skb_header_pointer(skb, ip_hdrlen(skb), sizeof(_hdr), &_hdr);
    if (hp == NULL)
        return NF_DROP;

    /* check if there's an ongoing connection on the packet
     * addresses, this happens if the redirect already happened
     * and the current packet belongs to an already established
     * connection */
     //根据数据包的内容，向tcp已建立的队列查找skb属于的struct sock
    //如果客户端与代理服务器已经建立连接，该数据包属于的sock将存在
    sk = nf_tproxy_get_sock_v4(net, iph->protocol,
                   iph->saddr, iph->daddr,
                   hp->source, hp->dest,
                   skb->dev, NFT_LOOKUP_ESTABLISHED);

    laddr = tproxy_laddr4(skb, laddr, iph->daddr);
    if (!lport)
        lport = hp->dest;

    /* UDP has no TCP_TIME_WAIT state, so we never enter here */
    if (sk && sk->sk_state == TCP_TIME_WAIT)
        /* reopening a TIME_WAIT connection needs special handling */
        sk = tproxy_handle_time_wait4(net, skb, laddr, lport, sk);
    else if (!sk) {
        /* no, there's no established connection, check if
         * there's a listener on the redirected addr/port
        laddr  lport 指向hapoxy 进程bind的ip以及port 也就是为了找到其listen socket  比如为 
·······127。0.0.1 80 端口
　　　　使用此socket建立三次握手， 但是建立新的socket的时候 会用 ip->saddr ip->daddr 以及hp->source  hp->dest 去new 一个新的socket并加入tcp_established 链表
         */
        sk = nf_tproxy_get_sock_v4(net, iph->protocol,
                       iph->saddr, laddr,
                       hp->source, lport,
                       skb->dev, NFT_LOOKUP_LISTENER);
      }
    /* NOTE: assign_sock consumes our sk reference */
    if (sk && tproxy_sk_is_transparent(sk)) {
        //运行至此，说明客户端已经与服务器端建立了三次握手，即sk存在;
        //则通过nf_tproxy_assign_sock函数，将当前数据包的skb与代理服务器的监听socket建立联系，即skb->sk = sk
        //最后，将数据包打上比较，待策略路由转发到loobackshang
        /* This should be in a separate target, but we don't do multiple
           targets on the same rule yet */
        skb->mark = (skb->mark & ~mark_mask) ^ mark_value;

        pr_debug("redirecting: proto %hhu %pI4:%hu -> %pI4:%hu, mark: %x\n",
             iph->protocol, &iph->daddr, ntohs(hp->dest),
             &laddr, ntohs(lport), skb->mark);

        nf_tproxy_assign_sock(skb, sk);
        return NF_ACCEPT;
    }

问题2： haproxy 如何和真实server 建立TCP链接流

• 既然要建立tcp流，那肯定需要知道client server 两端ip 端口
• client端ip 不是本机IP，怎样bind一个socket

通过：

• getpeername(fd, sa, &salen)  
• getsockname(fd, sa, &salen); 
• getsockopt(fd, SOL_IP, SO_ORIGINAL_DST, sa, &salen)

获取client 以及server 的ip port

get using getsockname() and getpeername() :
- address family (AF_INET for IPv4, AF_INET6 for IPv6, AF_UNIX)
- socket protocol (SOCK_STREAM for TCP, SOCK_DGRAM for UDP)
- layer 3 source and destination addresses
- layer 4 source and destination ports if any

通过： 将socket设置为IP_TRANSPARENT或IP_FREEBIND 即可bind 非本地ip port到socket---

• setsockopt(fd, SOL_IP, IP_TRANSPARENT, (char *) &one, sizeof(one))
• setsockopt(fd, SOL_IP, IP_FREEBIND, (char *) &one, sizeof(one))

--开启IP_TRANSPARENT选项， 并绑定用户ip为源ip

参考：

https://www.nginx.com/blog/ip-transparency-direct-server-return-nginx-plus-transparent-proxy/

http://people.netfilter.org/hidden/nfws/nfws-2008-tproxy_slides.pdf

对于patch可以参考：

https://files.cnblogs.com/files/codestack/tproxy4-2.6.23-200709262209.tar

思考：ip_rcv_finish 中，是怎样将数据包投递到上层协议以及指定接口 ；而不是forwarding-转发

- ip_route_input_noref
  - ip_route_input_rcu
    - ip_route_input_slow
      - fib_lookup
        - fib_table_lookup
          - res->type = fa->fa_type;
    - if (res->type == RTN_LOCAL) {
            ...
            goto local_input;
      }
    - skb_dst_set_noref(skb, &rth->dst);
      - rth = rt_dst_alloc(l3mdev_master_dev_rcu(dev) ? : net->loopback_dev,
               flags | RTCF_LOCAL, res->type,
               IN_DEV_CONF_GET(in_dev, NOPOLICY), false, do_cache);
          - if (flags & RTCF_LOCAL)
               rt->dst.input = ip_local_deliver;

通过查找路由表确定 res-type 的类型为 RTN_LOCAL，goto 到 local_input，进而调用 rt_dst_alloc，形参参数 (flag & RTCF_LOCAL) == true，设置了 rt->dst.input 是 ip_local_deliver

参考：

https://patchwork.ozlabs.org/project/netdev/patch/1226572624.7164.11.camel@bzorp.balabit/

https://blog.chionlab.moe/2018/03/31/full-cone-nat-with-linux-2/

https://patchwork.ozlabs.org/project/netdev/patch/1226572624.7164.11.camel@bzorp.balabit/

http://blog.chinaunix.net/uid-20786208-id-5145525.html