在Linux中实现流量控制

　　 
　　摘要:　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。

　　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。
　　
　　　　先假设一个简单的环境
　　
　　　　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)

原文转自：http://www.ltesting.net