凡是正确的东西，该来的最终还是会来的。 (当然了，经理可能也有同感。)
来看看几年前我写的文章：
利用nf_conntrack机制存储路由，省去每包路由查找： https://blog.csdn.net/dog250/article/details/24101425在Linux的连接跟踪(nf_conntrack)中缓存私有数据省去每次查找： https://blog.csdn.net/dog250/article/details/42814563使用multi zone的nf conntrack来缓存路由和socket构建高性能处理： https://blog.csdn.net/dog250/article/details/43370449很多年前我写了很多这种模块，各种协议栈短路的设计，并且在上海的很多机房里跑了很久，也用这些东西成功面试了很多家大公司，也用这些东西面试过很多应聘者…
一晃好多年过去了，优化conntrack并置入e1000e驱动的周末恍如昨日，如今，Linux 4.18内核之后，使用标准内核，路由转发终于可以正儿八经地被offload了：
系统在网卡ingress建立flow cache，flow元组命中的将会直接被转发，不必再进行路由查找。关于flow offload的详细信息参见下面的文章：
https://lwn.net/Articles/738214/
其原理图如下：
你觉得flow offload仅仅就是在Netfilter上增加了个HOOK吗？如果这样，我早就能做到了，而且在上海市的很多机房跑了好多年了。
flow offload真正厉害的地方是它迎合了云计算虚拟化智能网卡offload网络处理逻辑的风潮，实现了Linux标准的Netfilter API的硬件offload接口！它的意义在于下图显示的：
再来总结一下数据包的路径：
迄至Linux 5.3版本的内核，硬件offload依然处于pending状态，关于硬件offload的patch，可以参考下面链接的patch：
https://www.mail-archive.com/netdev@vger.kernel.org/msg198158.html
https://www.mail-archive.com/netdev@vger.kernel.org/msg198155.html
https://www.mail-archive.com/netdev@vger.kernel.org/msg198157.html
https://www.mail-archive.com/netdev@vger.kernel.org/msg198156.html
https://www.mail-archive.com/netdev@vger.kernel.org/msg198159.html
本质上来讲，硬件offload其实就是调用了一个网卡驱动程序的接口，实现操作网卡流表的目的。
在演示怎么玩之前，必须澄清一个问题，即flow offload和nf_conntrack的关系。
首先，flow offload依赖两个内核模块：
nf_flow_tablenft_flow_offload当modinfo它们时，一个很令人遗憾的消息出现了：
root@zhaoya-VirtualBox:~/# modinfo nft_flow_offload |grep dependsdepends: nf_tables,nf_flow_table,nf_conntrack它们依赖nf_conntrack这么一个饱受诟病的东西。在我五六年前实现conntrack rtcache的时候，我还特意优化了nf_conntrack，增加了一个hot cache机制，从而提升了性能，当时我还使用的是2.6.32这个古老的版本。
虽然一直到5.3版本，nf_conntrack一直在迭代优化，但是它本质上还是避免不了lock，依然不能被彻底洗白，遗憾的是，flow offload依赖了nf_conntrack。
那么flow offload的性能收益会不会因为nf_conntrack被打折扣呢？也许吧。
但是，这里要从三方面看这件事：
承认性能损失，毕竟nf_conntrack也带来了很多功能性收益。修改flow offload，接触对nf_conntrack的依赖，同时也丧失了与NAT等功能的联动机制。向前看，flow offload的主场在硬件offload，Netfilter的软flow offload就是个Demo，谁来在乎nf_conntrack呢。是时候演示怎么玩了。
搭建下面的拓扑：
我们希望的效果是在中间R机器上配置flow offload，从A访问B的流量将被offload，不再需要经过R机器的路由查找。
登录到中间的R机器，打开ip_forward，我是用nftables来配置flow offload的，编写以下的nft配置：
# bypass.confflush rulesettable ip filter {flowtable ft {hook ingress priority 0;devices = {enp0s9, enp0s10};}chain forward {type filter hook forward priority 0;ip protocol tcp flow offload @ft}}注意⚠️：本文不讲nft，请自行翻阅其手册，非常好玩。
执行nft命令加载它：
root@zhaoya-VirtualBox:~/monitor# nft -f ./bypass.confroot@zhaoya-VirtualBox:~/monitor# nft list flowtablestable ip filter {flowtable f {hook ingress priority filterdevices = { enp0s9, enp0s10 }}}root@zhaoya-VirtualBox:~/monitor#同时，为了验证流量确实被offload了，我们只需要证明一个flow除了第一个包之外的后续流量没有经过FORWARD链即可，我们添加一条iptables空规则，然后查看确认它的统计数据：
root@zhaoya-VirtualBox:~/monitor# iptables -L FORWARD -vChain FORWARD (policy ACCEPT 0 packets, 0 bytes) pkts bytes target prot opt in out source destination 0 0 all -- any any anywhere anywhereroot@zhaoya-VirtualBox:~/monitor#此时，在机器B上发起到A的ssh连接并随便执行个命令产生数据输出，也就是模拟一个双向通信的TCP流：
查看iptables的统计数据：
root@zhaoya-VirtualBox:~/monitor# iptables -L FORWARD -vChain FORWARD (policy ACCEPT 2 packets, 120 bytes) pkts bytes target prot opt in out source destination 2 120 all -- any any anywhere anywhereroot@zhaoya-VirtualBox:~/monitor#可见，仅仅有2个包通过了FORWARD链。后续的包均被offload到了网卡的ingress。
那么，为什么是2个包触发了flow offload呢？如果确实是2个包触发flow offload，具体是哪两个包呢？
以下是触发flow offload项被创建添加进flow table的代码：
static void nft_flow_offload_eval(const struct nft_expr *expr, struct nft_regs *regs, const struct nft_pktinfo *pkt){...// 必须关联一个被confirm的conntrack才可被视为一条完整的可offload的流if (!nf_ct_is_confirmed(ct)) goto out;...flow = flow_offload_alloc(ct, &route);...ret = flow_offload_add(flowtable, flow);可见，可offload的flow的条件是其conntrack必须被confirm，即 完整地经过Netfiler路径的flow才可被offload ，这是合理的，毕竟被当前Box给DROP掉的流不是完整的流，offload它没有任何意义。
因此，一个TCP流的双向包均被FORWARD链 “看到” 是该流被offload的必要条件，所以，我们在iptables FORWARD的统计数据中看到了2个包。
现在，我们已经知道，主机B发起的经由主机R到达主机A的TCP流已经被主机R的flow offload机制给卸载了，如果我们在主机R上DROP掉FORWARD数据包，会怎样呢？
让我们试一下：
root@zhaoya-VirtualBox:~/monitor# iptables -Froot@zhaoya-VirtualBox:~/monitor# iptables -A FORWARD -j DROProot@zhaoya-VirtualBox:~/monitor#root@zhaoya-VirtualBox:~/monitor# tcpdump -i enp0s9 -ntcpdump: verbose output suppressed, use -v or -vv for full protocol decodelistening on enp0s9, link-type EN10MB (Ethernet), capture size 262144 bytes18:42:17.775319 IP 192.168.57.7.22 > 192.168.58.7.60987: Flags [P.], ...18:42:17.775734 IP 192.168.58.7.60987 > 192.168.57.7.22: Flags [.], ...18:42:18.775997 IP 192.168.57.7.22 > 192.168.58.7.60987: Flags [P.], ...18:42:18.776370 IP 192.168.58.7.60987 > 192.168.57.7.22: Flags [.], ...依然可以看到双向的TCP包被转发，这说明了两个事实：
能抓到包说明我们用的flow offload是基于Netfilter的软实现。没有被iptables的FORWARD DROP规则丢包说明iptables没有同步给flowtable。此时，我们flush掉nftables的flow offload规则，再抓包：
root@zhaoya-VirtualBox:~/monitor# nft flush rulesetroot@zhaoya-VirtualBox:~/monitor# tcpdump -i enp0s9 -ntcpdump: verbose output suppressed, use -v or -vv for full protocol decodelistening on enp0s9, link-type EN10MB (Ethernet), capture size 262144 bytes18:46:23.304633 IP 192.168.57.7.22 > 192.168.58.7.60987: Flags [P.], ...18:46:25.035613 IP 192.168.57.7.22 > 192.168.58.7.60987: Flags [P.], ...18:46:28.502334 IP 192.168.57.7.22 > 192.168.58.7.60987: Flags [P.], ...18:46:35.427412 IP 192.168.57.7.22 > 192.168.58.7.60987: Flags [P.], ...^C很明显，双向通信被iptables的DROP规则阻滞了，只剩下TCP重传了，看前面的重传间隔时间戳，符合TCP的RTO退避规则。
完成了一个简单的验证实验之后，我们是不是要祈求一个iptables的target呢？这对于大多数熟悉iptables却不熟悉nftables的我们十分有意义，比如如下设置规则即可实现以上类似的flow offload：
iptables -A FORWARD -p tcp -j FLOWOFFLOAD嗯，有擦掌欲试的想法了，这对我而言并不难，曾经对xtables-addons各种高级玩。
实现这个target的过程顺便还可以把flow offload对nf_conntrack的那个依赖砍掉，实现一个 更加纯粹(不带那些个花里胡哨的NAT支持) 的flow offload机制，换句话说，我将自己定义flowtable结构体，除了元组信息之外，去除其它花里胡哨的东西。
…
然而，似乎没有必要，因为OpenWRT已经实现了一个xt_FLOWOFFLOAD target了：
netfilter: add a xt_FLOWOFFLOAD target for NAT/routing offload support
This makes it possible to add an iptables rule that offloads routing/NAT
packet processing to a software fast path. This fast path is much
quicker than running packets through the regular tables/chains.
Requires Linux 4.14
Signed-off-by: Felix Fietkau nbd@nbd.name
代码来自其github：
https://github.com/openwrt/openwrt/commit/820f03099894bd48638fb5be326b5c551f0f2b98
似乎我也就不需要再做什么了…
插曲：
有人问我写那么多模块和路由转发优化的文章，为什么却不给社区提交patch呢？很简单，因为我对Linux内核社区这个熟人名利场没有兴趣，整这些东西可以提高自己的知名度，也会极大的削弱兴趣以及降低手艺人(而不是工程师)的效率，规范和协议是为了多人协作的意义存在的，一个人干手艺活儿当然是怎么方便怎么来了，我完全不需要关注一行多少字符，也可以随便命名函数和变量，当然引入很多魔术字也很方便。不过，经理可能不这么想。
此外：
说回flow offload，我觉得整体来看，这里有三方面的内容：
对于转发的包，offload其路由的查找过程，即在FORWARD链cache它的路由项到flowtable。对于本地处理的包，offload其socket的查找过程，即在传输层cache它的socket地址到flowtable。上述1和2，如果网卡支持(可编程SmartNIC)，那么将cache置于硬件，即HW offload。说来说去，还是我几年前想做的那些事，只是一直没有条件玩智能网卡，因为太贵吧。当然，经理并不一定这么认为。
浙江温州皮鞋湿，下雨进水不会胖。