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 :
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。
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
# add qdisc
tc qdisc add dev eth0 root handle 1: htb default 2 r2q 100
# add default class
tc class add dev eth0 parent 1:0 classid 1:1 htb rate 1000mbit ceil 1000mbit
tc class add dev eth0 parent 1:1 classid 1:2 htb prio 5 rate 1000mbit ceil 1000mbit
tc qdisc add dev eth0 parent 1:2 handle 2: pfifo limit 500
# add default filter
tc filter add dev eth0 parent 1:0 prio 5 protocol ip u32
tc filter add dev eth0 parent 1:0 prio 5 handle 3: protocol ip u32 divisor 256
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:
# add egress rules for 192.168.0.9
tc class add dev eth0 parent 1:1 classid 1:9 htb prio 5 rate 3mbit ceil 3mbit
tc qdisc add dev eth0 parent 1:9 handle 9: pfifo limit 500
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
# init ifb
modprobe ifb numifbs=1
ip link set ifb0 up
# redirect ingress to ifb0
tc qdisc add dev eth0 ingress handle ffff:
tc filter add dev eth0 parent ffff: protocol ip prio 0 u32 match u32 0 0 flowid ffff: action mirred egress redirect dev ifb0
# add qdisc
tc qdisc add dev ifb0 root handle 1: htb default 2 r2q 100
# add default class
tc class add dev ifb0 parent 1:0 classid 1:1 htb rate 1000mbit ceil 1000mbit
tc class add dev ifb0 parent 1:1 classid 1:2 htb prio 5 rate 1000mbit ceil 1000mbit
tc qdisc add dev ifb0 parent 1:2 handle 2: pfifo limit 500
# add default filter
tc filter add dev ifb0 parent 1:0 prio 5 protocol ip u32
tc filter add dev ifb0 parent 1:0 prio 5 handle 4: protocol ip u32 divisor 256
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:
# add ingress rules for 192.168.0.9
tc class add dev ifb0 parent 1:1 classid 1:9 htb prio 5 rate 3mbit ceil 3mbit
tc qdisc add dev ifb0 parent 1:9 handle 9: pfifo limit 500
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