udhcp源码详解（四） 之租赁IP的管理

Server端对于租赁出去的IP的管理是基于结构体dhcpOfferedAddr的，该结构体的定义是在leases.c文件里：（结构体的成员介绍说明见详解之数据结构）

struct dhcpOfferedAddr {
    uint8_t chaddr[16];
    uint32_t yiaddr;    /* network order */
    uint32_t expires;    /* host order */
};

在dhcpd.c文件里用该结构体定义指向该结构数组的指针leases；

/* dhcpd.c */

#include <leases.h>

struct dhcpOfferedAddr *leases;

在读取完配置信息server_config后，就可以依据配置信息的内存为该结构数组申请内存空间了：

    /*
     * strut dhcpOfferedAddr {
     *    uint8_t        chaddr[16];
     *    uint32_t    yiaddr;            //network order
     *    uint32_t    expires;        //host order
     * };
     *
     * 该结构数组leases是记录租赁出去的IP,    yiaddr
     * 租赁IP客户机的MAC, charddr
     * 租赁的到期时间,expires(从1970年1月1日00:00:00到租赁到期的总共的秒数)
     *
     * dhcp server启动后(可能是异常重启)
     * 所以要充server_config.file里读取上次为哪些客户机分配了IP
     * 并把读取到的内容添加到leases数组里
     */
    leases = xzalloc(server_config.max_leases * sizeof(struct dhcpOfferedAddr));
    read_leases(server_config.lease_file);
        //server_config.lease_file = "/var/lib/misc/udhcpd.leases"

2). 查找租赁最早到期的租约：

/*
 * add a lease into the table, clearing out any old ones
 * add_lease是把MAC:chaddr, IP : yiaddr, expires: lease
 * 租赁信息添加到leases数组里
 * 函数首先调用clear_lease把数组里旧的删除掉(与chaddr or yiaddr相同的)
 * 从leases数组里找到最早到期的,再添加
 *
 * 返回oldest (NULL 表示未添加成功)
 */
struct dhcpOfferedAddr *add_lease(uint8_t *chaddr, uint32_t yiaddr, unsigned long lease)
{
    struct dhcpOfferedAddr *oldest;

    /* clean out any old ones */
    clear_lease(chaddr, yiaddr);

    /* 从leases数组里找到一个最早到期的oldest,以便添加新的 */
    oldest = oldest_expired_lease();

    if (oldest) //oldest != NULL ，Found...
    {
        memcpy(oldest->chaddr, chaddr, 16);
        oldest->yiaddr = yiaddr;

        /*
         * 函数的第三个参数,即lease,表示的是租赁的剩余时间
         * 在动态租赁数组leases里记录的租赁到期时间
         *
         * 所以 oldest->expires = time(0) +　lease;
         */
        oldest->expires = time(0) + lease;
    }

    return oldest;
}

3). 通过MAC或IP查找租约：

/* Find the first lease that matches chaddr, NULL if no match */
struct dhcpOfferedAddr *find_lease_by_chaddr(uint8_t *chaddr)
{
    unsigned int i;

    for (i = 0; i < server_config.max_leases; i++)
        if (!memcmp(leases[i].chaddr, chaddr, 16)) return &(leases[i]);

    return NULL;
}

/* Find the first lease that matches yiaddr, NULL is no match */
struct dhcpOfferedAddr *find_lease_by_yiaddr(uint32_t yiaddr)
{
    unsigned int i;

    for (i = 0; i < server_config.max_leases; i++)
        if (leases[i].yiaddr == yiaddr) return &(leases[i]);

    return NULL;
}

4). 检查IP addr是否被网络中主机所使用，若被使用的话添加到leases数组里：

/*
 * check is an IP is taken, if it is, add it to the lease table
 *
 * 检查addr is a free IP(网络中是否有主机使用addr)
 * if addr is a used IP, 把addr添加到租赁数组里
 *
 *    1. 返回0 表示addr 是a free IP
 *     2. 返回1表示addr已被网络中的某台主机使用了
 *        并且把使用addr的主机添加到leases数组里
 *        其中MAC: blank_chaddr, IP: addr, expires: server_config.confict_time(def: 3600sec)
 *
 */
static int check_ip(uint32_t addr)
{
    struct in_addr temp;

    /* arpping()返回0表示addr used */
    if (arpping(addr, server_config.server, server_config.arp, server_config.interface) == 0) {
        temp.s_addr = addr;
        LOG(LOG_INFO, "%s belongs to someone, reserving it for %ld seconds",
            inet_ntoa(temp), server_config.conflict_time);

        /*
         * 因为刚在未在leases数组里找到这个已被used 的IP
         * 所以要把这个used IP添加到leases数组里
         * 租赁客户机MAC 为blank_chaddr(黑户)
         * 租赁的IP即used IP(addr)
         * 租赁时间:server_config.conflict_time
         */
        add_lease(blank_chaddr, addr, server_config.conflict_time);
        return 1;
    } else return 0;
}

5） 从可用IP地址池里找到一个可用的IP（a Free IP）

uint32_t find_address(int check_expire);

该函数的调用是在，server端接收到DHCPDISOCVER的报文的时候，会为client提供一个IP地址：

a) server首先利用client的MAC地址在leases数组里查找该client以前是否在这里租赁过IP，租赁过的话，把以前的IP提供给client

b) 第一种情况不满足的话，server会检查DHCPDISCOVER报文的选项字段，client是否有请求的IP（该选项信息的CODE ：DHCP_REQUESTED_IP），有的话检查该IP是否为Free，可以的话把Request IP提供给client。

c) 上面两种情况都不满足的话，就调用find_address这个函数了。

/*
 * find an assignable address, it check_expired is true,
 * we check all the expired leases as well.
 * Maybe this should try expired leases by age...
 *
 * 找到一个可分配的IP,如果check_expired is true,
 * 会检查所有到期租约
 * find_address()函数找到free IP 返回IP的值(network order)
 * 未找到返回0
 *
 */
uint32_t find_address(int check_expired)
{
    uint32_t addr, ret;
    struct dhcpOfferedAddr *lease = NULL;

    /*
     * 在端上进行计算比较的时候使用 host order
     * 一般存储的时候采用 network order
     *
     * 遍历整个可分配地址server_config.start -- server_config.end
     */
         /* addr is in host order here */
    addr = ntohl(server_config.start);
    for (;addr <= ntohl(server_config.end); addr++)
    {
        /* ie, 192.168.55.0 */
        if (!(addr & 0xFF)) continue;

        /* ie, 192.168.55.255 */
        if ((addr & 0xFF) == 0xFF) continue;

        /*
         * Only do if it isn't
                 * an assigned as a static lease
         * rexervedIP()检查addr是否在静态租赁链表里
         * addr在静态链表的话,函数返回1,反之返回0
         */
        if(!reservedIp(server_config.static_leases, htonl(addr)))
        {
            /* lease is not taken */
            ret = htonl(addr);

            /* !(lease = find_lease_by_yiaddr(ret)) 地址addr是否已被租赁出去了 */
            if ((!(lease = find_lease_by_yiaddr(ret)) ||

                     /*
                      * or it expired and we are checking for expired leases
                 * or 租赁出去的话,
                 * addr是否是a free IP还取决与
                 * lease_expired(lease)是否已到期和check_expired
                 *
                      */
                     (check_expired  && lease_expired(lease))) &&

                     /*
                      * and it isn't on the network
                      * 如果addr满足上面两个条件的其中一个
                      * 1.!(lease = find_lease_by_yiaddr(ret)) 没有被租赁出去                      * 2.(check_expired && lease_expired(lease)) 已被租赁出去了,
                      * 但租赁过期了(check_expired == ture)
                      *
                      * addr 满足上面条件之一,还要检查addr是否被网络上其他主机使用
                      *
                      * check_ip() 发送arp Request包确认addr是否被使用
                      * 返回0, addr is a free IP
                      */
                     !check_ip(ret))
            {
            return ret;
            break;
            }
        }
    }
    return 0;
}