linux TC流量控制

2012年4月20日 发表评论 阅读评论

tc命令的用法 
tc qdisc [ add | change | replace | link ] dev DEV [ parent qdisc-id | root ] [ handle qdisc-id ] qdisc [ qdisc specific parameters ]

tc class [ add | change | replace ] dev DEV parent qdisc-id [ classid class-id ] qdisc [ qdisc specific parameters ]

tc filter [ add | change | replace ] dev DEV [ parent qdisc-id | root ] protocol protocol prio priority filtertype [ filtertype specific parameters ] flowid flow-id

tc [-s | -d ] qdisc show [ dev DEV ]

tc [-s | -d ] class show dev DEV tc filter show dev DEV

参数简介
Tc用于Linux内核的流量控制。流量控制包括以下几种方式:

SHAPING(限制)
当流量被限制,它的传输速率就被控制在某个值以下。限制值可以大大小于有效带宽,这样可以平滑突发数据流量,使网络更为稳定。shaping(限制)只适用于向外的流量。

SCHEDULING(调度)
通过调度数据包的传输,可以在带宽范围内,按照优先级分配带宽。SCHEDULING(调度)也只适于向外的流量。

POLICING(策略)
SHAPING用于处理向外的流量,而POLICIING(策略)用于处理接收到的数据。

DROPPING(丢弃)
如果流量超过某个设定的带宽,就丢弃数据包,不管是向内还是向外。

流量的处理由三种对象控制,它们是:qdisc(排队规则)、class(类别)和filter(过滤器)。

QDISC(排队规则)
QDisc(排队规则)是queueing discipline的简写,它是理解流量控制(traffic control)的基础。无论何时,内核如果需要通过某个网络接口发送数据包,它都需要按照为这个接口配置的qdisc(排队规则)把数据包加入队列。然后,内核会尽可能多地从qdisc里面取出数据包,把它们交给网络适配器驱动模块。
最简单的QDisc是pfifo它不对进入的数据包做任何的处理,数据包采用先入先出的方式通过队列。不过,它会保存网络接口一时无法处理的数据包。

CLASS(类)
某些QDisc(排队规则)可以包含一些类别,不同的类别中可以包含更深入的QDisc(排队规则),通过这些细分的QDisc还可以为进入的队列的数据包排队。通过设置各种类别数据包的离队次序,QDisc可以为设置网络数据流量的优先级。

FILTER(过滤器)
filter(过滤器)用于为数据包分类,决定它们按照何种QDisc进入队列。无论何时数据包进入一个划分子类的类别中,都需要进行分类。分类的方法可以有多种,使用 fileter(过滤器)就是其中之一。使用filter(过滤器)分类时,内核会调用附属于这个类(class)的所有过滤器,直到返回一个判决。如果没有判决返回,就作进一步的处理,而处理方式和QDISC有关。
需要注意的是,filter(过滤器)是在QDisc内部,它们不能作为主体。

CLASSLESS QDisc(不可分类QDisc)
无类别QDISC包括:
[p|b]fifo
使用最简单的qdisc,纯粹的先进先出。只有一个参数:limit,用来设置队列的长度,pfifo是以数据包的个数为单位;bfifo是以字节数为单位。
pfifo_fast
在编译内核时,如果打开了高级路由器(Advanced Router)编译选项,pfifo_fast就是系统的标准QDISC。它的队列包括三个波段(band)。在每个波段里面,使用先进先出规则。而三个波段(band)的优先级也不相同,band 0的优先级最高,band 2的最低。如果band里面有数据包,系统就不会处理band 1里面的数据包,band 1和band 2之间也是一样。数据包是按照服务类型(Type of Service,TOS)被分配多三个波段(band)里面的。

在linux下可以通过下面的命令查看:

[root@gataway ~]# ip add show
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 16436 qdisc noqueue
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
    inet 127.0.0.1/8 scope host lo
2: eth0: <BROADCAST,MULTICAST> mtu 1500 qdisc pfifo_fast qlen 1000
    link/ether 00:00:00:00:61:af brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
3: eth1: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast qlen 1000
    link/ether 00:1c:25:39:01:59 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 192.168.13.254/24 brd 192.168.13.255 scope global eth1


red
red是Random Early Detection(随机早期探测)的简写。如果使用这种QDISC,当带宽的占用接近于规定的带宽时,系统会随机地丢弃一些数据包。它非常适合高带宽应用。
sfq
sfq是Stochastic Fairness Queueing的简写。它按照会话(session--对应于每个TCP连接或者UDP流)为流量进行排序,然后循环发送每个会话的数据包。
tbf
tbf是Token Bucket Filter的简写,适合于把流速降低到某个值。


不可分类QDisc的配置
如果没有可分类QDisc,不可分类QDisc只能附属于设备的根。

它们的用法如下:
tc qdisc add dev DEV root QDISC QDISC-PARAMETERS

要删除一个不可分类QDisc,需要使用如下命令:
tc qdisc del dev DEV root

一个网络接口上如果没有设置QDisc,pfifo_fast就作为缺省的QDisc。

CLASSFUL QDISC(分类QDisc)
可分类的QDisc包括:
CBQ
CBQ 是Class Based Queueing(基于类别排队)的缩写。它实现了一个丰富的连接共享类别结构,既有限制(shaping)带宽的能力,也具有带宽优先级管理的能力。带宽限制是通过计算连接的空闲时间完成的。空闲时间的计算标准是数据包离队事件的频率和下层连接(数据链路层)的带宽。
HTB
HTB 是 Hierarchy Token Bucket的缩写。通过在实践基础上的改进,它实现了一个丰富的连接共享类别体系。使用HTB可以很容易地保证每个类别的带宽,虽然它也允许特定的类可以突破带宽上限,占用别的类的带宽。HTB可以通过TBF(Token Bucket Filter)实现带宽限制,也能够划分类别的优先级。
PRIO
PRIO QDisc不能限制带宽,因为属于不同类别的数据包是顺序离队的。使用PRIO QDisc可以很容易对流量进行优先级管理,只有属于高优先级类别的数据包全部发送完毕,才会发送属于低优先级类别的数据包。为了方便管理,需要使用 iptables或者ipchains处理数据包的服务类型(Type Of Service,ToS)。
操作原理
类(Class)组成一个树,每个类都只有一个父类,而一个类可以有多个子类。某些QDisc(例如:CBQ和HTB)允许在运行时动态添加类,而其它的QDisc(例如:PRIO)不允许动态建立类。
允许动态添加类的QDisc可以有零个或者多个子类,由它们为数据包排队。

此外,每个类都有一个叶子QDisc,默认情况下,这个叶子QDisc使用pfifo的方式排队,我们也可以使用其它类型的QDisc代替这个默认的QDisc。而且,这个叶子叶子QDisc有可以分类,不过每个子类只能有一个叶子QDisc。

当一个数据包进入一个分类QDisc,它会被归入某个子类。我们可以使用以下三种方式为数据包归类,不过不是所有的QDisc都能够使用这三种方式。

tc过滤器(tc filter)
如果过滤器附属于一个类,相关的指令就会对它们进行查询。过滤器能够匹配数据包头所有的域,也可以匹配由ipchains或者iptables做的标记。
服务类型(Type of Service)
某些QDisc有基于服务类型(Type of Service,ToS)的内置的规则为数据包分类。
skb->priority
序可以使用SO_PRIORITY选项在skb->priority域设置一个类的ID。
树的每个节点都可以有自己的过滤器,但是高层的过滤器也可以直接用于其子类。
如果数据包没有被成功归类,就会被排到这个类的叶子QDisc的队中。相关细节在各个QDisc的手册页中。

命名规则
所有的QDisc、类和过滤器都有ID。ID可以手工设置,也可以有内核自动分配。
ID由一个主序列号和一个从序列号组成,两个数字用一个冒号分开。

QDISC
一个QDisc会被分配一个主序列号,叫做句柄(handle),然后把从序列号作为类的命名空间。句柄采用象10:一样的表达方式。习惯上,需要为有子类的QDisc显式地分配一个句柄。

类(CLASS)
在同一个QDisc里面的类分享这个QDisc的主序列号,但是每个类都有自己的从序列号,叫做类识别符(classid)。类识别符只与父QDisc有关,和父类无关。类的命名习惯和QDisc的相同。

过滤器(FILTER)
过滤器的ID有三部分,只有在对过滤器进行散列组织才会用到。详情请参考tc-filters手册页。
单位
tc命令的所有参数都可以使用浮点数,可能会涉及到以下计数单位。
带宽或者流速单位:

kbps
千字节/秒
mbps
兆字节/秒
kbit
KBits/秒
mbit
MBits/秒
bps或者一个无单位数字
字节数/秒
数据的数量单位:

kb或者k
千字节
mb或者m
兆字节
mbit
兆bit
kbit
千bit
b或者一个无单位数字
字节数
时间的计量单位:
s、sec或者secs

ms、msec或者msecs
分钟
us、usec、usecs或者一个无单位数字
微秒

TC命令
tc可以使用以下命令对QDisc、类和过滤器进行操作:
add
在一个节点里加入一个QDisc、类或者过滤器。添加时,需要传递一个祖先作为参数,传递参数时既可以使用ID也可以直接传递设备的根。如果要建立一个 QDisc或者过滤器,可以使用句柄(handle)来命名;如果要建立一个类,可以使用类识别符(classid)来命名。

remove
删除有某个句柄(handle)指定的QDisc,根QDisc(root)也可以删除。被删除QDisc上的所有子类以及附属于各个类的过滤器都会被自动删除。

change
以替代的方式修改某些条目。除了句柄(handle)和祖先不能修改以外,change命令的语法和add命令相同。换句话说,change命令不能一定节点的位置。

replace
对一个现有节点进行近于原子操作的删除/添加。如果节点不存在,这个命令就会建立节点。

link
只适用于DQisc,替代一个现有的节点。

历史
tc由Alexey N. Kuznetsov编写,从Linux 2.2版开始并入Linux内核。
SEE ALSO
tc-cbq(8)、tc-htb(8)、tc-sfq(8)、tc-red(8)、tc-tbf(8)、tc-pfifo(8)、tc-bfifo(8)、tc-pfifo_fast(8)、tc-filters(8)




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分类: Linux/unix/mac 标签:
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