网络流量限制-TC技术 1、TC（traffic control）技术原理 Linux从kernel 2.1.105开始支持QoS（服务质量），不过，需要重新编译内核。具体步骤为： （1） 运行 make config命令时，将EXPERIMENTAL_OPTIONS选项设置成y； （2） 将 Class Based Queueing (CBQ)、Token Bucket Flow、Traffic Shapers选项设置为y； （3） 运行make dep; make clean; make bzimage，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。由于目前网络流量种类繁多，网络管理员在管理时通常都采用分类的方式进行，因此，本专题所介绍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，其他的分类方式和过滤器使用方式请参看相关的技术文献。 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）{zh1}与过滤器相配合，建立特定的路由表 2、使用Linux TC进行流量控制实例 实例条件描述： 在一个局域网中（如图11所示），我们设定流量控制器上的以太网卡(设备名为eth0)的IP地址为10.172.4.66，在其上建立一个CBQ 队列。假设包的平均大小为1K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）发往主机1的流量，其IP地址设定为10.172.4.138。其流量带宽控制在500Mbit，优先级为2； （2）是发往主机2的，其IP地址为10.172.4.141。其流量带宽控制在200Mbit，优先级为1； （3）是发往子网1的，其子网号为10.172.4.0，子网掩码为255.255.255.0。流量带宽控制在300Mbit，优先级为6。 那么，根据上面的实例条件，我们可以采用如下的步骤进行TC配置和控制：
图11 Linux TC流量控制示意图 1.绑定CBQ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1000Mbit，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。 2. 为队列建立分类 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1000Mbit，优先级别为8。 该队列的{zd0}可用带宽为1000Mbit，实际分配的带宽为1000Mbit，可接收冲突的发送最长包数目为20字节；{zd0}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100Mbit。 （2）创建分类1:2，其父分类为1:1，分配带宽为500Mbit，优先级别为2。 该队列的{zd0}可用带宽为1000Mbit，实际分配的带宽为500Mbit，可接收冲突的发送最长包数目为20字节；{zd0}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50Mbit，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200Mbit，优先级别为1。 该队列的{zd0}可用带宽为1000Mbit，实际分配的带宽为200Mbit，可接收冲突的发送最长包数目为20字节；{zd0}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20Mbit，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300Mbit，优先级别为6。 该队列的{zd0}可用带宽为1000Mbit，实际分配的带宽为300Mbit，可接收冲突的发送最长包数目为20字节；{zd0}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30Mbit，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。 （2）建立路由映射分类1:2, 1:3, 1:4 4. 建立与过滤器对应的路由 该路由是与前面所建立的路由映射一一对应。 1） 发往主机10.172.4.138的数据包通过分类2转发(分类2的速率500Mbit) 2） 发往主机10.172.4.30的数据包通过分类3转发(分类3的速率200Mbit) 3）发往子网10.172.4.0/24的数据包通过分类4转发(分类4的速率300Mbit) 在配置路由时特别值得注意的是：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. 对上述建立的机制进行查看 主要包括对现有队列、分类、过滤器和路由的状况进行查看。 （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 详细显示指定设备(这里为eth0)的队列状况 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
详细显示指定设备(这里为eth0)的分类状况
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9354个数据包，数据流量为5934679个字节，丢弃的包数目为0，超过速率限制的包数目为0。 （3）显示过滤器的状况
这里flowid 1:2代表分类class cbq 1:2，to 2代表通过路由2发送。 （4）显示现有路由的状况
6. 队列、分类、过滤器及路由维护 上面我们通过一个完整的例子示意了使用Linux的TC进行流量控制的全过程。不难看出，该技术主要包括如上5步。而在日常的网络管理过程中，网管 员还需要对TC的队列、分类、过滤器和路由进行相应的增添、修改和删除等操作，以保证流量控制能够因时、因地、因应用制宜。可能用到的相应的命令如下所 示： ◆tc class add命令：添加分类； ◆tc class change命令：修改分类； ◆tc filter add命令：添加过滤器； ◆tc filter change命令：修改过滤器； ◆tc filter del命令：删除过滤器； ◆ip route add命令：添加与过滤器对应的路由； ◆ip route change命令：修改与过滤器对应的路由； ◆ip route del命令：删除与过滤器对应的路由。 具体的用法和例子在本专题中不再一一给出，请参看详细的技术文献对照使用。 |
