Suricata-流的获取

Thank Zhihao Tao for your hard work. The document spent countless nights and weekends, using his hard work to make it convenient for everyone.
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1. 概念

是从特定源发送到特定单播、泛播或多播目的地的数据包序列。可以由特定传输连接或媒体流中的所有数据包组成。但是,流不一定是1:1映射到传输连接上。

传统上,流是基于源地址目的地址源端口目的端口,及传输协议类型的5元组来区分。

参见RFC-3697

通常我们也指从一端到另一端的一次网络数据传输过程。其包含连接的建立,数据的传输。一条流往往指的是一次完成的数据传输,其包含了该过程中所有的数据包。但是一个连接可以有多个流,即在连接建立之后,可以有多次的数据传输。

这里的流,更多的强调是一次数据传输过程。重在过程及这个过程中的数据。

2. 流的获取

suricata,流是非常重要的。其在suricata内部组织数据的方式中发挥了很大作用。流与连接有点类似,只是流更一般。所有具有相同五元祖(协议、源IP、目标IP、源端口、目标端口)的数据包都属于同一个流。属于流的包在内部连接到它。

实现中vlan_id及recursion_level同样要考虑

struct {
    uint32_t addrs[2];
    uint16_t ports[2];
    uint16_t proto;
    uint16_t recur;
    uint16_t vlan_id[2];
};

  • flow流程


  • 元祖


    元祖

2.1 流的分配

  1. 当suricata收到一个特定协议(ipv6, icmp, sctp,tcp,udp)的packet后,会计算一个流的hash值,设置PKT_WANTS_FLOW标志。
void FlowSetupPacket(Packet *p)
{
    p->flags |= PKT_WANTS_FLOW;
    p->flow_hash = FlowGetHash(p);
}
  1. FlowWorker会基于PKT_WANTS_FLOW标志,进行流的查找或分配。
static TmEcode FlowWorker(ThreadVars *tv, Packet *p, void *data, PacketQueue *preq, PacketQueue *unused)
{
    /* handle Flow */
    if (p->flags & PKT_WANTS_FLOW) {
        FLOWWORKER_PROFILING_START(p, PROFILE_FLOWWORKER_FLOW);

        FlowHandlePacket(tv, fw->dtv, p);
        if (likely(p->flow != NULL)) {
            DEBUG_ASSERT_FLOW_LOCKED(p->flow);
            if (FlowUpdate(tv, fw, p) == TM_ECODE_DONE) 

  1. 通过对流进行哈希检索。
    • 查找包含流指针的哈希桶。
void FlowHandlePacket(ThreadVars *tv, DecodeThreadVars *dtv, Packet *p)
{
...
    Flow *f = FlowGetFlowFromHash(tv, dtv, p, &p->flow);
...
    p->flags |= PKT_HAS_FLOW;
    return;
}

Flow *FlowGetFlowFromHash(ThreadVars *tv, DecodeThreadVars *dtv, const Packet *p, Flow **dest)
{
    Flow *f = NULL;

    /* get our hash bucket and lock it */
    const uint32_t hash = p->flow_hash;
    FlowBucket *fb = &flow_hash[hash % flow_config.hash_size];
    FBLOCK_LOCK(fb);
  1. 如果桶内没有任何流,分配一条新的流。
    if (fb->head == NULL) {
        f = FlowGetNew(tv, dtv, p);
        if (f == NULL) {
            FBLOCK_UNLOCK(fb);
            return NULL;
        }

        /* flow is locked */
        fb->head = f;
        fb->tail = f;

        /* got one, now lock, initialize and return */
        FlowInit(f, p);
        f->flow_hash = hash;
        f->fb = fb;
        FlowUpdateState(f, FLOW_STATE_NEW);

        FlowReference(dest, f);

        FBLOCK_UNLOCK(fb);
        return f;
    }

  1. 将包与找到的流进行比较,看它是否是我们需要的流。
    • 如果不是对应的流,遍历列表,直到找到正确的流。
    /* see if this is the flow we are looking for */
    if (FlowCompare(f, p) == 0) {
        Flow *pf = NULL; /* previous flow */

        while (f) {
...
            if (FlowCompare(f, p) != 0) {
...
    return f;
}

3. 流的队列

3.1 spare队列

spare队列存储着备用的、未使用的、预分配的流。

FlowQueue flow_spare_q;
FlowQueueInit(&flow_spare_q);

3.1.1 入队

flow_spare_q的入队的操作,主要发生在:

  • 初始化时的预分配
void FlowInitConfig(char quiet)
{
...
    /* pre allocate flows */
    for (i = 0; i < flow_config.prealloc; i++) {
...
        Flow *f = FlowAlloc();
        if (f == NULL) {
            SCLogError(SC_ERR_FLOW_INIT, "preallocating flow failed: %s", strerror(errno));
            exit(EXIT_FAILURE);
        }

        FlowEnqueue(&flow_spare_q,f);
    }
  • 流管理检查时的补足
int FlowUpdateSpareFlows(void)
{
...
    if (len < flow_config.prealloc) {
        toalloc = flow_config.prealloc - len;

        uint32_t i;
        for (i = 0; i < toalloc; i++) {
            Flow *f = FlowAlloc();
            if (f == NULL)
                return 0;

            FlowEnqueue(&flow_spare_q,f);
        }

  • 流的回收,即从flow_recycle_qflow_spare_q
static TmEcode FlowRecycler(ThreadVars *th_v, void *thread_data)
{
...
       while ((f = FlowDequeue(&flow_recycle_q)) != NULL) {
                FLOWLOCK_WRLOCK(f);

                (void)OutputFlowLog(th_v, ftd->output_thread_data, f);

                FlowClearMemory (f, f->protomap);
                FLOWLOCK_UNLOCK(f);
                FlowMoveToSpare(f);
                recycled_cnt++;
            }
        }

3.1.2 出队

flow_spare_q的出队的操作,主要发生在:

  • 流的分配
static Flow *FlowGetNew(ThreadVars *tv, DecodeThreadVars *dtv, const Packet *p)
{
...
    /* get a flow from the spare queue */
    f = FlowDequeue(&flow_spare_q);
Flow *FlowGetFromFlowKey(FlowKey *key, struct timespec *ttime, const uint32_t hash)
{
...
    /* No existing flow so let's get one new */
    f = FlowDequeue(&flow_spare_q);
  • 释放多余的分配的流
int FlowUpdateSpareFlows(void)
{
...
    } else if (len > flow_config.prealloc) {
        tofree = len - flow_config.prealloc;

        uint32_t i;
        for (i = 0; i < tofree; i++) {
            /* FlowDequeue locks the queue */
            Flow *f = FlowDequeue(&flow_spare_q);
            if (f == NULL)
                return 1;
  • 进程退出
void FlowShutdown(void)
{
...
    /* free queues */
    while((f = FlowDequeue(&flow_spare_q))) {
        FlowFree(f);
    }

3.2 recycle队列

recycle队列存储着将传递到清理、日志线程的流。

FlowQueue flow_recycle_q;
FlowQueueInit(&flow_recycle_q);

3.2.1 入队

flow_recycle_q的入队的操作,主要发生在:

  • 流超时进行回收
static uint32_t FlowManagerHashRowTimeout(Flow *f, struct timeval *ts,
...
            /* no one is referring to this flow, use_cnt 0, removed from hash
             * so we can unlock it and pass it to the flow recycler */
            FLOWLOCK_UNLOCK(f);
            FlowEnqueue(&flow_recycle_q, f);
  • 进程退出时,对流hash桶中的流进行回收处理
static uint32_t FlowManagerHashRowCleanup(Flow *f)
{
...
        /* no one is referring to this flow, use_cnt 0, removed from hash
         * so we can unlock it and move it to the recycle queue. */
        FLOWLOCK_UNLOCK(f);

        FlowEnqueue(&flow_recycle_q, f);

3.2.2 出队

flow_recycle_q的出队的操作,主要发生在:

  • 流的回收,即从flow_recycle_qflow_spare_q
static TmEcode FlowRecycler(ThreadVars *th_v, void *thread_data)
{
...
       while ((f = FlowDequeue(&flow_recycle_q)) != NULL) {
                FLOWLOCK_WRLOCK(f);

                (void)OutputFlowLog(th_v, ftd->output_thread_data, f);

                FlowClearMemory (f, f->protomap);
                FLOWLOCK_UNLOCK(f);
                FlowMoveToSpare(f);
                recycled_cnt++;
            }
        }

  • 进程退出
void FlowShutdown(void)
{
...
    while((f = FlowDequeue(&flow_recycle_q))) {
        FlowFree(f);
    }

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