ethernet - libpcap 没有实时接收，似乎正在缓冲数据包

Question

所以我正在使用需要发送和接收原始以太网帧的设备。它是一种 radio ，它使用以太网向其主机发送状态消息。它使用的协议(protocol)实际上是 IPX，但我认为使用 libpcap 发送原始以太网帧比挖掘实现 IPX 的几十年前的代码更容易(它被 TCP/IP 取代，所以它已经很老了)。

我的程序发送了一个请求包(这个包每次都完全一样，它是无状态的)，设备返回一个包含我需要的数据的响应包。我正在使用 pcap_inject 在另一个线程中发送帧和 pcap_loop 来进行接收。我最初将它放在一个线程中，但尝试了 2 个线程以查看它是否解决了我遇到的问题。

问题是 libpcap 似乎没有实时接收数据包。它似乎缓冲了大约 5 个，然后一次处理它们。我希望能够以最快的速度阅读它们。有什么方法可以在 libpcap 上禁用这种缓冲，或者提高刷新率？

一些示例输出(我刚刚打印出接收数据包的时间)。注意每组之间有大约一秒钟的时间

Time: 1365792602.805750 
Time: 1365792602.805791
Time: 1365792602.805806
Time: 1365792602.805816
Time: 1365792602.805825
Time: 1365792602.805834

Time: 1365792603.806886
Time: 1365792603.806925
Time: 1365792603.806936
Time: 1365792603.806944
Time: 1365792603.806952

Time: 1365792604.808007
Time: 1365792604.808044
Time: 1365792604.808055
Time: 1365792604.808063
Time: 1365792604.808071

Time: 1365792605.809158
Time: 1365792605.809194
Time: 1365792605.809204
Time: 1365792605.809214
Time: 1365792605.809223

这是注入(inject)代码:

char errbuf[PCAP_ERRBUF_SIZE];
char *dev="en0";
if(dev==NULL){
    fprintf(stderr,"Pcap error: %s\n",errbuf);
    return 2;
}

printf("Device: %s\n",dev);

pcap_t *handle;
handle=pcap_open_live(dev, BUFSIZ, 1, 1000, errbuf);
if(handle==NULL){
    fprintf(stderr, "Device open error: %s\n",errbuf);
    return 2;
}

//Construct the packet that will get sent to the radio
struct ether_header header;
header.ether_type=htons(0x0170);
int i;
for(i=0;i<6;i++){
    header.ether_dhost[i]=radio_ether_address[i];
    header.ether_shost[i]=my_ether_address[i];
}

unsigned char frame[sizeof(struct ether_header)+sizeof(radio_request_packet)];
memcpy(frame, &header, sizeof(struct ether_header));
memcpy(frame+sizeof(struct ether_header), radio_request_packet, sizeof(radio_request_packet));
if(pcap_inject(handle, frame, sizeof(frame))==-1){
    pcap_perror(handle, errbuf);
    fprintf(stderr, "Couldn't send frame: %s\n",errbuf);
    return 2;
}

bpf_u_int32 mask;
bpf_u_int32 net;
if(pcap_lookupnet(dev,&net,&mask,errbuf)==-1){
    pcap_perror(handle, errbuf);
    fprintf(stderr,"Net mask error: %s\n",errbuf);
    return 2;
}

char *filter="ether src 00:30:30:01:b1:35";
struct bpf_program fp;
if(pcap_compile(handle, &fp, filter, 0, net)==-1){
    pcap_perror(handle, errbuf);
    fprintf(stderr,"Filter error: %s\n",errbuf);
    return 2;
}

if(pcap_setfilter(handle, &fp)==-1){
    pcap_perror(handle, errbuf);
    fprintf(stderr, "Install filter error: %s\n",errbuf);
    return 2;
}

printf("Starting capture\n");
pthread_t recvThread;
pthread_create(&recvThread, NULL, (void *(*)(void *))thread_helper, handle);

while(1){
    if(pcap_inject(handle, frame, sizeof(frame))==-1){
        pcap_perror(handle, errbuf);
        fprintf(stderr, "Couldn't inject frame: %s\n",errbuf);
        return 2;
    }
    usleep(200000);
}

pcap_close(handle); 
return 0;

和接收代码:

void got_packet(u_char *args,const struct pcap_pkthdr * header,const u_char * packet){
    struct timeval tv;
    gettimeofday(&tv, NULL);
    double seconds=(double)tv.tv_sec + ((double)tv.tv_usec)/1000000.0;
    printf("Time: %.6f\n",seconds);
}


void *thread_helper(pcap_t *handle){
    pcap_loop(handle, -1, got_packet, NULL);
    return NULL;
}

Answer 1

Is there some way to disable this buffering on libpcap

目前没有 libpcap API 可以做到这一点。

但是，根据您正在运行的操作系统，可能有针对该特定操作系统的方法，即您可以这样做，但以非可移植方式。

对于使用 BPF 的系统，包括 *BSD 和...

...OS X，鉴于 "en0" ，我怀疑您正在使用它，这样做的方法是执行以下操作:

创建一个 set_immediate_mode.h 头文件，其中包含:

extern int set_immediate_mode(int fd);

创建一个 set_immediate_mode.c 源文件，其中包含:

#include <sys/types.h>
#include <sys/time.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <net/bpf.h>

#include "set_immediate_mode.h"

int
set_immediate_mode(int fd)
{
    int on = 1;

    return ioctl(fd, BIOCIMMEDIATE, &on);
}

将 #include <string.h> 和 #include <errno.h> 添加到您的程序中(如果尚未包含这些文件)，将 #include "set_immediate_mode.h" 添加到您的程序中，并在 pcap_open_live() 调用成功后添加以下代码:

int fd;
fd = pcap_fileno(handle);
if (fd == -1) {
    fprintf(stderr, "Can't get file descriptor for pcap_t (this should not happen)\n");
    return 2;
}
if (set_immediate_mode(fd) == -1) {
    fprintf(stderr, "BIOCIMMEDIATE failed: %s\n", strerror(errno));
    return 2;
}

这将完全禁用 BPF 通常执行的缓冲(这是您在 libpcap 中看到的缓冲；请参阅 BPF(4) 手册页)，以便数据包一到达就被传递。这改变了缓冲完成的方式，可能导致 BPF 的内部缓冲区比正常缓冲完成时更快地填满，因此可能会导致数据包丢失，否则它们不会丢失，但使用 pcap_set_buffer_size() ，正如 Kiran Bandla 所建议的那样，如果它发生(它可能不会，特别是考虑到您使用过滤器来防止“无趣”的数据包首先被放入 BPF 的缓冲区)，可能会有所帮助。

在 Linux 上，这目前是没有必要的 - 完成的缓冲对于数据包的传递没有超时。在 Solaris 上，它会在 Solaris 11 上类似地完成(因为 libpcap 使用 BPF)，但在早期版本的 Solaris 上会有所不同(因为它们没有 BPF 而 libpcap 使用 DLPI)。在带有 WinPcap 的 Windows 上， pcap_open() 有一个标志。

future 版本的 libpcap 可能会为此提供 API；我不能保证什么时候会发生。