Linux高级流量控制 tc 使用

66次阅读

共计 2208 个字符,预计需要花费 6 分钟才能阅读完成。

TC 原理介绍

Linux 操作系统中的流量控制器 TC(Traffic Control) 用于Linux内核的流量控制,它利用队列规定建立处理数据包的队列,并定义队列中的数据包被发送的方式,从而实现对流量的控制。TC 模块实现流量控制功能使用的队列规定分为两类,一类是无类队列规定,另一类是分类队列规定。无类队列规定相对简单,而分类队列规定则引出了分类和过滤器等概念,使其流量控制功能增强。

无类队列规定是对进入网络设备(网卡)的数据流不加区分统一对待的队列规定。使用无类队列规定形成的队列能够接收数据包以及重新编排、延迟或丢弃数据包。这类队列规定形成的队列可以对整个网络设备(网卡)的流量进行整形,但不能细分各种情况。常用的无类队列规定主要有 pfifo_fast(先进先出)、TBF(令牌桶过滤器)、SFQ(随机公平队列)、ID(前向随机丢包)等等。这类队列规定使用的流量整形手段主要是排序、限速和丢包。

分类队列规定是对进入网络设备的数据包根据不同的需求以分类的方式区分对待的队列规定。数据包进入一个分类的队列后,它就需要被送到某一个类中,也就是说需要对数据包做分类处理。对数据包进行分类的工具是过滤器,过滤器会返回一个决定,队列规定就根据这个决定把数据包送入相应的类进行排队。每个子类都可以再次使用它们的过滤器进行进一步的分类。直到不需要进一步分类时,数据包才进入该类包含的队列排队。除了能够包含其他队列规定之外,绝大多数分类的队列规定还能够对流量进行整形。这对于需要同时进行调度(如使用SFQ)和流量控制的场合非常有用。

Linux 流量控制的基本原理如下图所示:

Linux高级流量控制 tc 使用

接收包从输入接口(Input Interface)进来后,经过流量限制(Ingress Policing)丢弃不符合规定的数据包,由输入多路分配器(Input De-Multiplexing)进行判断选择。如果接收包的目的地是本主机,那么将该包送给上层处理,否则需要进行转发,将接收包交到转发块(Forwarding Block)处理。转发块同时也接收本主机上层(TCP、UDP等)产生的包。转发块通过查看路由表,决定所处理包的下一跳。然后,对包进行排列以便将它们传送到输出接口(Output Interface)。一般我们只能限制网卡发送的数据包,不能限制网卡接收的数据包,所以我们可以通过改变发送次序来控制传输速率。Linux流量控制主要是在输出接口排列时进行处理和实现的。

流量控制策略

Tc用于Linux内核的流量控制,流量控制包括以下几种方式:

  • SHAPING(出限制) 当流量被限制,它的传输速率就被控制在某个值以下。限制值可以大大小于有效带宽,这样可以平滑突发数据流量,使网络更为稳定。shaping(限制)只适用于向外的流量。
  • SCHEDULING(调度) 通过调度数据包的传输,可以在带宽范围内,按照优先级分配带宽。SCHEDULING(调度)也只适于向外的流量。
  • POLICING(入策略) SHAPING用于处理向外的流量,而POLICIING(策略)用于处理接收到的数据。
  • DROPPING(丢弃) 如果流量超过某个设定的带宽,就丢弃数据包,不管是向内还是向外。

控制对象

  • qdisc 队列规则(queueing discipline): 用来实现控制网络的收发速度。通过队列,linux可以将网络数据包缓存起来,然后根据用户的设置,在尽量不中断连接(如 tcp)的前提下来平滑网络流量。需要注意的是,linux 对接收队列的控制不够好,所以我们一般只用发送队列,即"控发不控收"。
  • Class 类 class 用来表示控制策略。我们很可能要对不同的IP实行不同的流量控制策略,这时候我们就得用不同的class来表示不同的控制策略了。
  • Filter 规则 filter 用来将用户划入到具体的控制策略中。 目前,tc可以使用的过滤器有:fwmark分类器,u32 分类器,基于路由的分类器和 RSVP 分类器(分别用于IPV6、IPV4)等;其中,fwmark 分类器允许我们使用 Linux netfilter 代码选择流量,而 u32 分类器允许我们选择基于 ANY 头的流量 .需要注意的是,filter (过滤器)是在QDisc 内部,它们不能作为主体。

TC 命令实践

1 丢包

# 增加策略
# tc qdisc add dev bond0 root netem loss 10%

# 删除策略
# atc qdisc del dev bond0 root netem loss 10%

该命令将 eth0 网卡的传输设置为随机丢掉 10% 的数据包

2 模拟延迟

# 增加延迟
# tc qdisc add dev bond0 root netem delay 100ms
# tc qdisc del dev bond0 root netem delay 100ms

该命令将 eth0 网卡的传输设置为延迟 100 毫秒发送,更真实的情况下,延迟值不会这么精确,会有一定的波动,后面用下面的情况来模拟出带有波动性的延迟值

3 模拟延迟波动

# tc qdisc add dev eth0 root netem delay 100ms 10ms

该命令将 eth0 网卡的传输设置为延迟 100ms ± 10ms (90 ~ 110 ms 之间的任意值)发送。 还可以更进一步加强这种波动的随机性

4 延迟波动随机性

# tc qdisc add dev eth0 root netem delay 100ms 10ms 30%

该命令将 eth0 网卡的传输设置为 100ms ,同时,大约有 30% 的包会延迟 ± 10ms 发送。

正文完
 
mervinwang
版权声明:本站原创文章,由 mervinwang 2024-01-29发表,共计2208字。
转载说明:除特殊说明外本站文章皆由CC-4.0协议发布,转载请注明出处。
文章搜索