ping命令如何确定目标IP对应的网络接口？

我的设备有如下网络接口：

$ ifconfig
lo: [...]
      inet 127.0.0.1  netmask 255.0.0.0
      [...]

eth0: [...]
      inet 20.20.20.20  netmask 255.255.255.255
      [...]

virbr0: [...]
        inet 192.168.122.1 netmask 255.255.255.0

//lots of other interfaces

示例1 #

运行strace ping 8.8.8.8查看底层逻辑，得到如下片段：

socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_IP) = 5
connect(5, {sa_family=AF_INET, sin_port=htons(1025), sin_addr=inet_addr("8.8.8.8")}, 16) = 0
getsockname(5, {sa_family=AF_INET, sin_port=htons(46754), sin_addr=inet_addr("20.20.20.20")}, [16]) = 0
close(5)

疑问：ping是如何知道8.8.8.8可通过IP为20.20.20.20的eth0接口访问？

示例2 #

ping QEMU虚拟机时，执行sudo strace -f ping 192.168.122.77得到：

socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_IP) = 5
connect(5, {sa_family=AF_INET, sin_port=htons(1025), sin_addr=inet_addr("192.168.122.77")}, 16) = 0
getsockname(5, {sa_family=AF_INET, sin_port=htons(33866), sin_addr=inet_addr("192.168.122.1")}, [16]) = 0
close(5)  

系统自动确定使用virbr0接口。

核心问题 #

ping目标特定IP地址时，如何确定要使用的网络接口？是否遗漏了某个专用syscall？

解答 #

ping本身并不做接口选择的决策，这项工作是由内核的TCP/IP协议栈完成的，核心依据是系统的路由表。

具体流程： #

1. 当ping调用connect连接目标IP时，内核会查询本地路由表，找到与目标IP匹配的最优路由条目。
2. 路由条目中会明确指定该路由对应的出口接口（dev字段）和源IP地址。
3. getsockname调用只是获取内核已经选定的源IP（对应接口），并不是ping自己计算的结果。

对应你的示例： #

• 对于8.8.8.8，内核查路由表会匹配到默认路由（如果没有更具体的路由），默认路由的出口接口是eth0（对应IP 20.20.20.20），所以内核会选择这个接口。
• 对于192.168.122.77，目标IP属于virbr0所在的子网（192.168.122.0/24），内核会匹配到直连路由，直接使用virbr0的IP 192.168.122.1作为源。

验证方法： #

你可以通过ip route show命令查看路由表，直接验证目标IP对应的路由和接口：

# 查看8.8.8.8对应的路由
ip route show 8.8.8.8
# 查看192.168.122.77对应的路由
ip route show 192.168.122.77

关于syscall： #

并没有专门的接口选择syscall，因为路由决策是内核的核心功能，用户态程序（比如ping）只需要发起网络请求，内核会自动完成路由计算、接口选择等工作。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Some Name