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在LINUX中实现流量控制器

  Linux从kernel 2.1.105开始支持QOS,不过,需要重新编译内核。运行 'make config'时将 EXPERIMENTAL _OPTIONS 设置成 'y',并且将 Class Based Queueing (CBQ), Token BUCket Flow, Traffic Shapers 设置为 'y' ,运行 'make dep; make clean; make bzilo',生成新的内核。  在Linux操作系统中流量控制器(TC)主要是在输出端口处建立一个队列进行流量控制,控制的方式是基于路由,亦即基于目的IP地址或目的子网的网络号的流量控制。流量控制器TC,其基本的功能模块为队列、分类和过滤器。Linux内核中支持的队列有,Class Based Queue ,Token Bucket Flow ,CSZ ,First In First Out ,Priority ,TEQL ,SFQ ,ATM ,RED。这里我们讨论的队列与分类都是基于CBQ(Class Based Queue)的,而过滤器是基于路由(Route)的。  配置和使用流量控制器TC,主要分以下几个方面:分别为建立队列、建立分类、建立过滤器和建立路由,另外还需要对现有的队列、分类、过滤器和路由进行监视。    其基本使用步骤为:  1) 针对网络物理设备(如以太网卡eth0)绑定一个CBQ队列;  2) 在该队列上建立分类;  3) 为每一分类建立一个基于路由的过滤器;  4) 最后与过滤器相配合,建立特定的路由表。    流量控制器上的以太网卡(eth0) 的IP地址为192.168.1.66,在其上建立一个CBQ队列。假设包的平均大小为1000字节,包间隔发送单元的大小为8字节,可接收冲突的发送最长包数目为20字节。  假如有三种类型的流量需要控制:  1) 是发往主机1的,其IP地址为192.168.1.24。其流量带宽控制在8Mbit,优先级为2;  2) 是发往主机2的,其IP地址为192.168.1.26。其流量带宽控制在1Mbit,优先级为1;  3) 是发往子网1的,其子网号为192.168.1.0,子网掩码为255.255.255.0。流量带宽控制在1Mbit,优先级为6。    1. 建立队列  一般情况下,针对一个网卡只需建立一个队列。    将一个cbq队列绑定到网络物理设备eth0上,其编号为1:0;网络物理设备eth0的实际带宽为10 Mbit,包的平均大小为1000字节;包间隔发送单元的大小为8字节,最小传输包大小为64字节。  •tc qdisc add dev eth0 root handle 1: cbq bandwidth 10Mbit avpkt 1000 cell 8 mpu 64    2. 建立分类  分类建立在队列之上。一般情况下,针对一个队列需建立一个根分类,然后再在其上建立子分类。对于分类,按其分类的编号顺序起作用,编号小的优先;一旦符合某个分类匹配规则,通过该分类发送数据包,则其后的分类不再起作用。    1) 创建根分类1:1;分配带宽为10Mbit,优先级别为8。  •tc class add dev eth0 parent 1:0 classid 1:1 cbq bandwidth 10Mbit rate 10Mbit maxburst 20 allot 1514 prio 8 avpkt 1000 cell 8 weight 1Mbit    该队列的最大可用带宽为10Mbit,实际分配的带宽为10Mbit,可接收冲突的发送最长包数目为20字节;最大传输单元加MAC头的大小为1514字节,优先级别为8,包的平均大小为1000字节,包间隔发送单元的大小为8字节,相应于实际带宽的加权速率为1Mbit。    2)创建分类1:2,其父分类为1:1,分配带宽为8Mbit,优先级别为2。  •tc class add dev eth0 parent 1:1 classid 1:2 cbq bandwidth 10Mbit rate 8Mbit maxburst 20 allot 1514 prio 2 avpkt 1000 cell 8 weight 800Kbit split 1:0 bounded    该队列的最大可用带宽为10Mbit,实际分配的带宽为 8Mbit,可接收冲突的发送最长包数目为20字节;最大传输单元加MAC头的大小为1514字节,优先级别为1,包的平均大小为1000字节,包间隔发送单元的大小为8字节,相应于实际带宽的加权速率为800Kbit,分类的分离点为1:0,且不可借用未使用带宽。    3)创建分类1:3,其父分类为1:1,分配带宽为1Mbit,优先级别为1。  •tc class add dev eth0 parent 1:1 classid 1:3 cbq bandwidth 10Mbit rate 1Mbit maxburst 20 allot 1514 prio 1 avpkt 1000 cell 8 weight 100Kbit split 1:0    该队列的最大可用带宽为10Mbit,实际分配的带宽为 1Mbit,可接收冲突的发送最长包数目为20字节;最大传输单元加MAC头的大小为1514字节,优先级别为2,包的平均大小为1000字节,包间隔发送单元的大小为8字节,相应于实际带宽的加权速率为100Kbit,分类的分离点为1:0。    4)创建分类1:4,其父分类为1:1,分配带宽为1Mbit,优先级别为6。  •tc class add dev eth0 parent 1:1 classid 1:4 cbq bandwidth 10Mbit rate 1Mbit maxburst 20 allot 1514 prio 6 avpkt 1000 cell 8 weight 100Kbit split 1:0    该队列的最大可用带宽为10Mbit,实际分配的带宽为 64Kbit,可接收冲突的发送最长包数目为20字节;最大传输单元加MAC头的大小为1514字节,优先级别为1,包的平均大小为1000字节,包间隔发送单元的大小为8字节,相应于实际带宽的加权速率为100Kbit,分类的分离点为1:0。    3. 建立过滤器  过滤器主要服务于分类。一般只需针对根分类提供一个过滤器,然后为每个子分类提供路由映射。    1) 应用路由分类器到cbq队列的根,父分类编号为1:0;过滤协议为ip,优先级别为100,过滤器为基于路由表。  •tc filter add dev eth0 parent 1:0 protocol ip prio 100 route    2) 建立路由映射分类1:2, 1:3, 1:4  •tc filter add dev eth0 parent 1:0 protocol ip prio 100 route to 2 flowid 1:2  •tc filter add dev eth0 parent 1:0 protocol ip prio 100 route to 3 flowid 1:3  •tc filter add dev eth0 parent 1:0 protocol ip prio 100 route to 4 flowid 1:4    4.建立路由  该路由是与前面所建立的路由映射一一对应。  1) 发往主机192.168.1.24的数据包通过分类2转发(分类2的速率8Mbit)  •ip route add 192.168.1.24 dev eth0 via 192.168.1.66 realm 2    2) 发往主机192.168.1.30的数据包通过分类3转发(分类3的速率1Mbit)  •ip route add 192.168.1.30 dev eth0 via 192.168.1.66 realm 3    3)发往子网192.168.1.0/24的数据包通过分类4转发(分类4的速率1Mbit)  •ip route add 192.168.1.0/24 dev eth0 via 192.168.1.66 realm 4    注:一般对于流量控制器所直接连接的网段建议使用IP主机地址流量控制限制,不要使用子网流量控制限制。如一定需要对直连子网使用子网流量控制限制,则在建立该子网的路由映射前,需将原先由系统建立的路由删除,才可完成相应步骤。    5. 监视  主要包括对现有队列、分类、过滤器和路由的状况进行监视。  1)显示队列的状况    简单显示指定设备(这里为eth0)的队列状况  •tc qdisc ls dev eth0  qdisc cbq 1: rate 10Mbit (bounded,isolated) prio no-transmit    详细显示指定设备(这里为eth0)的队列状况  •tc -s qdisc ls dev eth0  qdisc cbq 1: rate 10Mbit (bounded,isolated) prio no-transmit  Sent 7646731 bytes 13232 pkts (dropped 0, overlimits 0)  borrowed 0 overactions 0 avgidle 31 undertime 0    这里主要显示了通过该队列发送了13232个数据包,数据流量为7646731个字节,丢弃的包数目为0,超过速率限制的包数目为0。    2)显示分类的状况    简单显示指定设备(这里为eth0)的分类状况  •tc class ls dev eth0  class cbq 1: root rate 10Mbit (bounded,isolated) prio no-transmit  class cbq 1:1 parent 1: rate 10Mbit prio no-transmit #no-transmit表示优先级为8  class cbq 1:2 parent 1:1 rate 8Mbit prio 2  class cbq 1:3 parent 1:1 rate 1Mbit prio 1  class cbq 1:4 parent 1:1 rate 1Mbit prio 6    详细显示指定设备(这里为eth0)的分类状况  •tc -s class ls dev eth0  class cbq 1: root rate 10Mbit (bounded,isolated) prio no-transmit  Sent 17725304 bytes 32088 pkts (dropped 0, overlimits 0)  borrowed 0 overactions 0 avgidle 31 undertime 0  class cbq 1:1 parent 1: rate 10Mbit prio no-transmit  Sent 16627774 bytes 28884 pkts (dropped 0, overlimits 0)  borrowed 16163 overactions 0 avgidle 587 undertime 0  class cbq 1:2 parent 1:1 rate 8Mbit prio 2  Sent 628829 bytes 3130 pkts (dropped 0, overlimits 0)  borrowed 0 overactions 0 avgidle 4137 undertime 0  class cbq 1:3 parent 1:1 rate 1Mbit prio 1  Sent 0 bytes 0 pkts (dropped 0, overlimits 0)  borrowed 0 overactions 0 avgidle 159654 undertime 0  class cbq 1:4 parent 1:1 rate 1Mbit prio 6  Sent 5552879 bytes 8076 pkts (dropped 0, overlimits 0)  borrowed 3797 overactions 0 avgidle 159557 undertime 0    这里主要显示了通过不同分类发送的数据包,数据流量,丢弃的包数目,超过速率限制的包数目等等。其中根分类(class cbq 1:0)的状况应与队列的状况类似。  例如,分类class cbq 1:4发送了8076个数据包,数据流量为5552879个字节,丢弃的包数目为0,超过速率限制的包数目为0。    显示过滤器的状况  •tc -s filter ls dev eth0  filter parent 1: protoco
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