1. Linux路由缓存概览
Linux路由缓存是指在Linux操作系统中，用于提高网络性能和优化路由选择的缓存机制。它通过缓存路由表和相关的网络状态信息，实现快速的路由决策和数据转发，从而构建稳定可靠的网络环境。
在Linux系统中，路由缓存的实现是基于网络协议栈中的路由子系统。路由缓存保存了已经计算过的路由信息，当需要再次进行路由查询时，可以直接从缓存中获取，避免了重复的计算过程，大大提高了路由查询的效率。
同时， Linux路由缓存还可以用于优化路由选择。通过缓存路由表和相关的网络状态信息，可以根据不同的策略选择最优的路由，从而实现负载均衡、故障转移、快速恢复等功能，保证网络的稳定性和可靠性。
2. Linux路由缓存的工作原理
2.1 缓存路由表
Linux路由缓存的核心是缓存路由表，它保存了已经计算过的路由信息。在进行路由查询时，系统首先会检查缓存路由表，查看是否已经存在对应的路由项。
如果缓存路由表中存在对应的路由项，系统会直接从缓存中获取路由信息，避免了重新计算的过程，极大地提高了查询效率。如果缓存中的路由信息过期或者不可用，系统会根据具体的策略进行更新或者删除。
缓存路由表的实现：
struct rtable {
struct dst_entry dst;
...
};
Linux中缓存路由表的实现使用了rtable结构体，其中包含了路由关键信息以及相关的操作方法。它是在dst_entry结构体的基础上进行扩展，可以更加灵活地处理路由表的操作。
2.2 缓存网络状态信息
除了缓存路由表，Linux路由缓存还缓存了与路由相关的网络状态信息。这些信息可以包括接口状态、链路状态、邻居关系等。
缓存网络状态信息的目的是为了更快地响应相关的路由查询和路由选择。通过缓存网络状态信息，系统可以根据不同的策略选择最优的路由，以提高网络的负载均衡和可靠性。
缓存网络状态信息的实现：
struct neighbour {
struct dst_entry *
dst;
...
};
Linux中缓存网络状态信息使用了neighbour结构体。它包含了与路由相关的信息，如目标地址、下一跳地址等，并通过dst_entry结构体与缓存路由表进行关联。
3. Linux路由缓存的优化策略
3.1 负载均衡
负载均衡是指将网络流量合理地分配到多个路径上，以提高网络的整体性能和吞吐量。在Linux路由缓存中，可以根据已经缓存的路由表和网络状态信息，选择最优的路径进行负载均衡。
负载均衡的实现：
static inline struct rtable *lookup_balanced_rt(struct flowi4 *fl4)
{
struct rtable *rtable;
...
if (rtable->rt_flags & RTCF_ONLINK) {
...
} else {
...
}
return rtable;
}
Linux中负载均衡的实现使用了lookup_balanced_rt函数。它根据传入的流量信息和已经缓存的路由表进行匹配，选择最优的路径，并返回对应的路由项。
3.2 快速恢复
快速恢复是指在网络故障发生时，快速地找到替代路径，并实现路由的自动切换，以保证网络的连通性和可靠性。在Linux路由缓存中，可以通过缓存路由表和网络状态信息，实现快速恢复功能。
快速恢复的实现：
static inline void fib_select_path(struct fib_result *res, bool strict)
{
...
switch (fl4->proto) {
...
case IPPROTO_TCP:
...
fib_info_update(res);
break;
...
}
res->type = RTN_UNICAST;
res->fi = fib_info_append(res->fi, &res->fl, strict);
}
Linux中快速恢复的实现使用了fib_select_path函数。它根据传入的流量信息和已经缓存的路由表进行匹配，选择最优的路径，并将对应的路由项追加到结果中。
4. 总结
Linux路由缓存是提高网络性能和优化路由选择的重要机制。它通过缓存路由表和网络状态信息，实现快速的路由决策和数据转发，从而构建稳定可靠的网络环境。同时，路由缓存还可以用于负载均衡、故障转移、快速恢复等功能，提高了网络的可用性和灵活性。
在实际应用中，合理配置和优化Linux路由缓存是非常重要的。通过调整缓存大小、协议参数等，可以进一步提高网络的性能和可靠性。同时，及时更新和维护缓存路由表和网络状态信息，可以保证路由选择的准确性和实时性。