Linux从kernel2.1.105开始支持QOS,不过,需要重新编译内核。运行makeconfig时将EXPERIMENTAL _OPTIONS设置成y,并且将ClassBasedQueueing(CBQ),TokenBucketFlow,TrafficShapers设置为y,运行makedep;makeclean;makebzilo,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,ClassBasedQueue,TokenBucketFlow,CSZ,FirstInFirstOut,Priority,TEQL,SFQ,ATM,RED。这里我们讨论的队列与分类都是基于CBQ(ClassBasedQueue)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。
先假设一个简单的环境,如下图所示:
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10Mbit,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。
·tcqdiscadddeveth0roothandle1:cbqbandwidth10Mbitavpkt1000cell8mpu64
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。
·tcclassadddeveth0parent1:0classid1:1cbqbandwidth10Mbitrate10Mbitmaxburst20allot1514prio8avpkt1000cell8weight1Mbit
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。
·tcclassadddeveth0parent1:1classid1:2cbqbandwidth10Mbitrate8Mbitmaxburst20allot1514prio2avpkt1000cell8weight800Kbitsplit1:0bounded
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。
·tcclassadddeveth0parent1:1classid1:3cbqbandwidth10Mbitrate1Mbitmaxburst20allot1514prio1avpkt1000cell8weight100Kbitsplit1:0
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。
·tcclassadddeveth0parent1:1classid1:4cbqbandwidth10Mbitrate1Mbitmaxburst20allot1514prio6avpkt1000cell8weight100Kbitsplit1:0
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。
·tcfilteradddeveth0parent1:0protocolipprio100route
2)建立路由映射分类1:2,1:3,1:4
·tcfilteradddeveth0parent1:0protocolipprio100routeto2flowid1:2
·tcfilteradddeveth0parent1:0protocolipprio100routeto3flowid1:3
·tcfilteradddeveth0parent1:0protocolipprio100routeto4flowid1:4
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)
·iprouteadd192.168.1.24deveth0via192.168.1.66realm2
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)
·iprouteadd192.168.1.30deveth0via192.168.1.66realm3
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)
·iprouteadd192.168.1.0/24deveth0via192.168.1.66realm4
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
·tcqdisclsdeveth0
qdisccbq1:rate10Mbit(bounded,isolated)priono-transmit
详细显示指定设备(这里为eth0)的队列状况
·tc-sqdisclsdeveth0
qdisccbq1:rate10Mbit(bounded,isolated)priono-transmit
Sent7646731bytes13232pkts(dropped0,overlimits0)
borrowed0overactions0avgidle31undertime0
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
·tcclasslsdeveth0
classcbq1:rootrate10Mbit(bounded,isolated)priono-transmit
classcbq1:1parent1:rate10Mbitpriono-transmit#no-transmit表示优先级为8
classcbq1:2parent1:1rate8Mbitprio2
classcbq1:3parent1:1rate1Mbitprio1
classcbq1:4parent1:1rate1Mbitprio6
详细显示指定设备(这里为eth0)的分类状况
·tc-sclasslsdeveth0
classcbq1:rootrate10Mbit(bounded,isolated)priono-transmit
Sent17725304bytes32088pkts(dropped0,overlimits0)
borrowed0overactions0avgidle31undertime0
classcbq1:1parent1:rate10Mbitpriono-transmit
Sent16627774bytes28884pkts(dropped0,overlimits0)
borrowed16163overactions0avgidle587undertime0
classcbq1:2parent1:1rate8Mbitprio2
Sent628829bytes3130pkts(dropped0,overlimits0)
borrowed0overactions0avgidle4137undertime0
classcbq1:3parent1:1rate1Mbitprio1
Sent0bytes0pkts(dropped0,overlimits0)
borrowed0overactions0avgidle159654undertime0
classcbq1:4parent1:1rate1Mbitprio6
Sent5552879bytes8076pkts(dropped0,overlimits0)
borrowed3797overactions0avgidle159557undertime0
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(classcbq1:0)的状况应与队列的状况类似。
例如,分类classcbq1:4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-sfilterlsdeveth0
filterparent1:protocolippref100route
filterparent1:protocolippref100routefh0xffff0002flowid1:2to2
filterparent1:protocolippref100routefh0xffff0003flowid1:3to3
filterparent1:protocolippref100routefh0xffff0004flowid1:4to4
这里flowid1:2代表分类classcbq1:2,to2代表通过路由2发送。
显示现有路由的状况
·iproute
192.168.1.66deveth0scopelink
192.168.1.24via192.168.1.66deveth0realm2
202.102.24.216devppp0protokernelscopelinksrc202.102.76.5
192.168.1.30via192.168.1.66deveth0realm3
192.168.1.0/24via192.168.1.66deveth0realm4
192.168.1.0/24deveth0protokernelscopelinksrc192.168.1.66
172.16.1.0/24via192.168.1.66deveth0scopelink
127.0.0.0/8devloscopelink
defaultvia202.102.24.216devppp0
defaultvia192.168.1.254deveth0
如上所示,结尾包含有realm的显示行是起作用的路由过滤器。
6.维护
主要包括对队列、分类、过滤器和路由的增添、修改和删除。
增添动作一般依照"队列->分类->过滤器->路由"的顺序进行;修改动作则没有什么要求;删除则依照"路由->过滤器->分类->队列"的顺序进行。
1)队列的维护
一般对于一台流量控制器来说,出厂时针对每个以太网卡均已配置好一个队列了,通常情况下对队列无需进行增添、修改和删除动作了。
2)分类的维护
增添
增添动作通过tcclassadd命令实现,如前面所示。
修改
修改动作通过tcclasschange命令实现,如下所示:
·tcclasschangedeveth0parent1:1classid1:2cbqbandwidth10Mbitrate7Mbitmaxburst20allot1514prio2avpkt1000cell8weight700Kbitsplit1:0bounded
对于bounded命令应慎用,一旦添加后就进行修改,只可通过删除后再添加来实现。
删除
删除动作只在该分类没有工作前才可进行,一旦通过该分类发送过数据,则无法删除它了。因此,需要通过shell文件方式来修改,通过重新启动来完成删除动作。
3)过滤器的维护
增添
增添动作通过tcfilteradd命令实现,如前面所示。
修改
修改动作通过tcfilterchange命令实现,如下所示:
·tcfilterchangedeveth0parent1:0protocolipprio100routeto10flowid1:8
删除
删除动作通过tcfilterdel命令实现,如下所示:
·tcfilterdeldeveth0parent1:0protocolipprio100routeto10
4)与过滤器一一映射路由的维护
增添
增添动作通过iprouteadd命令实现,如前面所示。
修改
修改动作通过iproutechange命令实现,如下所示:
·iproutechange192.168.1.30deveth0via192.168.1.66realm8
删除
删除动作通过iproutedel命令实现,如下所示:
·iproutedel192.168.1.30deveth0via192.168.1.66realm8
·iproutedel192.168.1.0/24deveth0via192.168.1.66realm4
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