• 流量控制
    • 基本组成
      • qdisc
      • filter
      • class
    • htb示例
    • ifb示例
    • 参考文档

    流量控制

    流量控制（Traffic Control， tc）是Linux内核提供的流量限速、整形和策略控制机制。它以qdisc-class-filter的树形结构来实现对流量的分层控制 ：

    流量控制 - 图1

    流量控制 - 图2

    tc最佳的参考就是Linux Traffic Control HOWTO，详细介绍了tc的原理和使用方法。

    基本组成

    从上图中可以看到，tc由qdisc、fitler和class三部分组成：

    • qdisc通过队列将数据包缓存起来，用来控制网络收发的速度
    • class用来表示控制策略
    • filter用来将数据包划分到具体的控制策略中

    qdisc

    qdisc通过队列将数据包缓存起来，用来控制网络收发的速度。实际上，每个网卡都有一个关联的qdisc。它包括以下几种：

    • 无分类qdisc（只能应用于root队列）
      • [p|b]fifo：简单先进先出
      • pfifo_fast：根据数据包的tos将队列划分到3个band，每个band内部先进先出
      • red：Random Early Detection，带带宽接近限制时随机丢包，适合高带宽应用
      • sfq：Stochastic Fairness Queueing，按照会话对流量排序并循环发送每个会话的数据包
      • tbf：Token Bucket Filter，只允许以不超过事先设定的速率到来的数据包通过 , 但可能允许短暂突发流量朝过设定值
    • 有分类qdisc（可以包括多个队列）
      • cbq：Class Based Queueing，借助EWMA(exponential weighted moving average, 指数加权移动均值 ) 算法确认链路的闲置时间足够长 , 以达到降低链路实际带宽的目的。如果发生越限 ,CBQ 就会禁止发包一段时间。
      • htb：Hierarchy Token Bucket，在tbf的基础上增加了分层
      • prio：分类优先算法并不进行整形 , 它仅仅根据你配置的过滤器把流量进一步细分。缺省会自动创建三个FIFO类。

    注意，一般说到qdisc都是指egress qdisc。每块网卡实际上还可以添加一个ingress qdisc，不过它有诸多的限制

    • ingress qdisc不能包含子类，而只能作过滤
    • ingress qdisc只能用于简单的整形

    如果相对ingress方向作流量控制的话，可以借助ifb（ Intermediate Functional Block）内核模块。因为流入网络接口的流量是无法直接控制的，那么就需要把流入的包导入（通过 tc action）到一个中间的队列，该队列在 ifb 设备上，然后让这些包重走 tc 层，最后流入的包再重新入栈，流出的包重新出栈。

    流量控制 - 图3

    filter

    filter用来将数据包划分到具体的控制策略中，包括以下几种：

    • u32：根据协议、IP、端口等过滤数据包
    • fwmark：根据iptables MARK来过滤数据包
    • tos：根据tos字段过滤数据包

    class

    class用来表示控制策略，只用于有分类的qdisc上。每个class要么包含多个子类，要么只包含一个子qdisc。当然，每个class还包括一些列的filter，控制数据包流向不同的子类，或者是直接丢掉。

    htb示例

    流量控制 - 图4

    1. # add qdisc
    2. tc qdisc add dev eth0 root handle 1: htb default 2 r2q 100
    3. # add default class
    4. tc class add dev eth0 parent 1:0 classid 1:1 htb rate 1000mbit ceil 1000mbit
    5. tc class add dev eth0 parent 1:1 classid 1:2 htb prio 5 rate 1000mbit ceil 1000mbit
    6. tc qdisc add dev eth0 parent 1:2 handle 2: pfifo limit 500
    7. # add default filter
    8. tc filter add dev eth0 parent 1:0 prio 5 protocol ip u32
    9. tc filter add dev eth0 parent 1:0 prio 5 handle 3: protocol ip u32 divisor 256
    10. tc filter add dev eth0 parent 1:0 prio 5 protocol ip u32 ht 800:: match ip src 192.168.0.0/16 hashkey mask 0x000000ff at 12 link 3:
    12. # add egress rules for 192.168.0.9
    13. tc class add dev eth0 parent 1:1 classid 1:9 htb prio 5 rate 3mbit ceil 3mbit
    14. tc qdisc add dev eth0 parent 1:9 handle 9: pfifo limit 500
    15. tc filter add dev eth0 parent 1: protocol ip prio 5 u32 ht 3:9: match ip src "192.168.0.9" flowid 1:9

    ifb示例

    1. # init ifb
    2. modprobe ifb numifbs=1
    3. ip link set ifb0 up
    4. #  redirect ingress to ifb0
    5. tc qdisc add dev eth0 ingress handle ffff:
    6. tc filter add dev eth0 parent ffff: protocol ip prio 0 u32 match u32 0 0 flowid ffff: action mirred egress redirect dev ifb0
    7. # add qdisc
    8. tc qdisc add dev ifb0 root handle 1: htb default 2 r2q 100
    9. # add default class
    10. tc class add dev ifb0 parent 1:0 classid 1:1 htb rate 1000mbit ceil 1000mbit
    11. tc class add dev ifb0 parent 1:1 classid 1:2 htb prio 5 rate 1000mbit ceil 1000mbit
    12. tc qdisc add dev ifb0 parent 1:2 handle 2: pfifo limit 500
    13. # add default filter
    14. tc filter add dev ifb0 parent 1:0 prio 5 protocol ip u32
    15. tc filter add dev ifb0 parent 1:0 prio 5 handle 4: protocol ip u32 divisor 256
    16. tc filter add dev ifb0 parent 1:0 prio 5 protocol ip u32 ht 800:: match ip dst 192.168.0.0/16 hashkey mask 0x000000ff at 16 link 4:
    18. # add ingress rules for 192.168.0.9
    19. tc class add dev ifb0 parent 1:1 classid 1:9 htb prio 5 rate 3mbit ceil 3mbit
    20. tc qdisc add dev ifb0 parent 1:9 handle 9: pfifo limit 500
    21. tc filter add dev ifb0 parent 1: protocol ip prio 5 u32 ht 4:9: match ip dst "192.168.0.9" flowid 1:9

    参考文档

    • Linux Traffic Control HOWTO
    • ifb wiki
    • Linux TC (Traffic Control) 框架原理解析
    • Linux TC的ifb原理以及ingress流控