Linux 策略路由深度解析：多路由表、規則鏈與 RPDB 核心機制

傳統路由僅依據**目的地址**查找單一路由表，無法滿足「不同來源走不同線路」、「依服務等級分流」、「成本優化」等進階需求。Linux 核心 2.2+ 引入**策略路由**，透過**多路由表**與**規則鏈**實現靈活的封包導向決策。本文系統闡述架構設計、配置工具、應用場景及核心原始碼層級的 RPDB（Routing Policy Database）實現機制。

一、核心概念：多路由表與規則

多路由表

Linux 支援最多 255 張路由表（0-254），預設內建三張：

規則

規則定義「什麼封包用哪張表」，包含三要素：

• Selector（匹配條件）：來源位址、目的位址、TOS、輸入介面、fwmark 等
• Action（動作）：查找指定表、NAT、丟棄、拒絕、不可達
• Priority（優先序）：數值越小優先序越高，範圍 0-32767

二、iproute2 配置實戰

傳統 route 無法操作策略路由，必須使用 iproute2 套件（ip 指令）。

1. 介面位址配置

ip addr add 192.168.0.1/24 broadcast 192.168.0.255 dev eth0 label eth0:0

2. 路由配置

# 查看指定表
ip route list table 10
# 新增路由到表 10
ip route add 192.168.3.0/24 via 192.168.0.3 table 10
# 新增預設路由到主表
ip route add default via 192.168.0.4 table main

3. 規則配置

# 查看所有規則
ip rule list
# 0: from all lookup local
# 32766: from all lookup main
# 32767: from all lookup default

# 新增規則：來源 192.168.3.112 且 TOS=0x10 使用表 2，優先序 1500
ip rule add from 192.168.3.112/32 tos 0x10 table 2 pref 1500
# 新增規則：所有封包使用表 1，優先序 32800
ip rule add from all table 1 pref 32800
# 刪除規則
ip rule del from 192.168.3.112/32 tos 0x10 table 2 pref 1500

規則匹配流程

1. 依優先序遞增掃描規則鏈
2. Selector 匹配成功 → 執行 Action
3. Action 為 lookup table → 在該表查找路由
4. 查找成功 → 回傳路由結果
5. 查找失敗 → 繼續下一條規則
6. 所有規則皆失敗 → 路由失敗

預設規則鏈保證**向前相容**：先查 local（本地通訊），再查 main（一般路由），最後查 default（預設閘道）。

三、四大經典應用場景

四、RPDB 核心原始碼深度剖析 (Linux 2.4.18)

RPDB 實現分佈於 net/ipv4/fib_*.c、net/ipv4/route.c：

核心資料結構

關鍵全域變數

struct fib_table *fib_tables[RT_TABLE_MAX+1];  // 所有路由表陣列
struct fib_rule *fib_rules;                     // 規則鏈頭指標

中心函數：fib_lookup() (route.c / fib_frontend.c)

int fib_lookup(const struct rt_key *key, struct fib_result *res) {
    read_lock(&fib_rules_lock);
    for (r = fib_rules; r; r = r->r_next) {          // 1. 依優先序掃描規則鏈
        if (selector_mismatch(key, r)) continue;     //    Selector 不符跳過
        switch (r->r_action) {                       // 2. 處理 Action
            case RTN_UNICAST:
            case RTN_NAT:
                policy = r; break;
            case RTN_UNREACHABLE: return -ENETUNREACH;
            case RTN_PROHIBIT: return -EACCES;
            case RTN_BLACKHOLE: return -EINVAL;
        }
        if (!(tb = fib_get_table(r->r_table))) continue; // 3. 取得路由表
        err = tb->tb_lookup(tb, key, res);             // 4. 在表中查找
        if (err == 0) {                                // 5. 命中回傳
            res->r = policy;
            read_unlock(&fib_rules_lock);
            return 0;
        }
        if (err < 0 && err != -EAGAIN) return err;     // 6. 硬錯誤回傳
    }
    read_unlock(&fib_rules_lock);
    return -ENETUNREACH;                               // 7. 全失敗
}

路由快取與 IP 層適配

route.c 實作 ip_route_output_key()（發送路徑）與 ip_route_input_slow()（接收路徑），邏輯一致：

1. 先查路由快取（rt_cache），命中直接回傳
2. 未命中呼叫 fib_lookup() 查 RPDB
3. 結果寫入快取，回傳

快取定期由 rt_garbage_collect() 清理失效項目。

五、總結

Linux 策略路由透過 **RPDB（規則鏈 + 多路由表）** 分離「分類決策」與「路徑查找」，賦予網路管理員精細的流量控制能力。iproute2 是唯一標準配置介面，掌握 ip rule、ip route table 操作是進階網管必修課。核心層面，fib_lookup() 以極簡邏輯實現高效率的「規則→表→路由」三級查找，配合路由快取機制，滿足高效能轉發需求。