流量控制TrafficControl

1 1TCTC原理介绍原理介绍 Interface: II OI: Output Interface Linux操作系统中的流量控制器TC（Traffic Control）用于Linux内核的流量控制，主要是通过在输 出端口处建立一个队列来实现流量控制。 Linux流量控制的基本原理如下图所示。 从 Interface 收到包后，经过流量限制（ Ingress Policing）丢弃不符合规定的数据包，由 De-Multiplexing 进行判断选择：如果包的目的地址是本主机，那么将该包送给上层处理；否则需 要进行转发，将包交到 Forwarding Block 处理。Forwarding Block 也接收本主机上层（TCP、UDP 等）产生的包。它通过查看路由表，决定所处理包的下一跳。然后，对包进行排列并交给Output Interface。一般我们只能限制网卡发送的数据包，不能限制网卡接收的数据包，所以我们可以通过 改变发送次序来控制传输速率。Linux流量控制 主要是在输出接口排列时进行处理和实现的。 2 2TCTC规则规则 2.12.1流量控制方式流量控制方式 流量控制包括以下几种方式： 2.1.1SHAPING(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。 2.1.2SCHEDULING(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。 2.1.3POLICING(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。 2.1.4DROPPING(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。 2.22.2流量控制处理对象流量控制处理对象 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)。 2.2.1QDISC( Queuing Discipline) QDisc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。 QDISC的类别如下： （1）、CLASSLESS QDisc(不可分类QDisc) 1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 band。在band内部，使用FIFO规则。而三个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 0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)被分配到三个band 里面的。 redn(Random Early Detection) 2017-05-15第2页，共28页 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(Stochastic Fairness Queueing) 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(Token Bucket Filter) 适合于把流速降低到某个值。 2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。 （2）、CLASSFUL QDISC(分类QDisc) 可分类的QDisc包括： CBQ(Class Based Queueing) 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(Hierarchy Token Bucket) 2017-05-15第3页，共28页 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)。 2.2.2CLASS(类) 某些QDisc可以包含一些类别，不同的类别中可以包含更深入的QDisc，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。 2.2.3FILTER Filter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就是其中之一。使用filter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是在QDisc内部，它们不能作为主体。 3 3操作原理操作原理 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