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Linux系统中tc命令的使用详解
名称:TC-显示/维护流量控制设置
I. linux tc命令格式
TC q disc[add | change | replace | link]DEV DEV[parent q disc-id | root][handle q disc-id]q disc[q disc特定参数]
TC class[add | change | replace]DEV DEV parent qdisc-id[classid class-id]qdisc[qdisc特定参数]
TC filter[add | change | replace]DEV DEV[parent qdisc-id | root]protocol protocol prio priority filter type[filter type specific parameters]flowid flow-id
tc [-s | -d ] qdisc show [ dev DEV ]
tc [-s | -d ]类显示开发开发
tc过滤器显示开发开发
二。linux tc命令原理介绍
linux操作系统中的流量控制器TC(Traffic Control)用于控制Linux内核的流量。它使用队列规则来建立处理数据包的队列,并定义队列中的数据包如何发送,从而控制流量。TC模块用来实现流量控制功能的队列规则分为两类,一类是无类队列规则,一类是分类队列规则。无类队列调控相对简单,而分类队列调控则引出了分类、过滤等概念,增强了其流量控制功能。
无类队列规则是对进入网络设备(网卡)的数据流一视同仁的队列规则。使用无类队列规则形成的队列可以接受数据包并重新排列、延迟或丢弃数据包。这种队列规则形成的队列可以塑造整个网络设备(网卡)的流量,但无法细分各种情况。常用的无类队列规则主要有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。这类队列使用的流量整形手段主要是排序、限速和丢包。
分类规则是一种队列规则,根据不同的需求对进入网络设备的数据包进行不同的处理。数据包进入分类队列后,需要发送到某一类,也就是说需要分类。对数据包进行分类的工具是过滤器,它会返回一个决定,队列规则会根据这个决定将数据包发送到相应的类进行排队。每个子类可以通过再次使用它们的过滤器来进一步分类。在不需要进一步分类之前,数据分组在包括在该类中的队列中排队。除了其他队列规则之外,大多数分类队列规则都可以控制流量。当同时需要调度(例如使用S F Q)和流量控制时,这非常有用。
接收到的数据包从输入接口进来后,不符合要求的数据包会通过入口策略丢弃,输入解复用会做出判断和选择:如果接收到的数据包的目的地是主机,则将数据包送到上层进行处理;否则,需要转发,并且将接收到的分组移交给转发块进行处理。转发块还接收上层(TCP、UDP等)生成的数据包。)的主持人。转发块通过查看路由表来确定已处理数据包的下一跳。然后,对数据包进行排列,以便它们可以传送到输出接口。一般我们只能限制网卡发送的数据包,而不能限制网卡接收的数据包,所以可以通过改变发送顺序来控制传输速率。Linux流量控制主要是在安排输出接口时处理和实现的。
三。linux tc命令使用规则
3.1.流量控制模式
流量控制包括以下方式:
成形(限制)
当流量受限时,其传输速率被控制在某个值以下。极限值可以比有效带宽小很多,可以平滑突发数据流量,使网络更加稳定。整形仅适用于出站流量。
日程安排(SCHEDULING)
通过调度数据分组的传输,可以根据带宽范围内的优先级来分配带宽。调度也仅适用于出站流量。
警务(战略)
整形用于处理传出流量,而策略用于处理收到的数据。
下降(下降)
如果流量超过某个设定的带宽,数据包将被丢弃,无论是向内还是向外。
3.2、流程控制处理对象
流量处理由三个对象控制:qdisc(排队规则)和cl。
QDisc(排队规则)是queueing discipline的简写,它是理解流量控制(traffic control)的基础。无论何时,内核如果需要通过某个网络接口发送数据包,它都需要按照为这个接口配置的qdisc(排队规则)把数据包加入队列。然后,内核会尽可能多地从qdisc里面取出数据包,把它们交给网络适配器驱动模块。最简单的QDisc是pfifo它不对进入的数据包做任何的处理,数据包采用先入先出的方式通过队列。不过,它会保存网络接口一时无法处理的数据包。
QDISC的分为CLASSLESS QDisc和CLASSFUL QDISC类别如下:
(1)、CLASSLESS QDisc(不可分类QDisc)
1>无类别QDISC包括:
[p|b]fifo,使用最简单的qdisc,纯粹的先进先出。只有一个参数:limit,用来设置队列的长度,pfifo是以数据包的个数为单位;bfifo是以字节数为单位。
pfifo_fast,在编译内核时,如果打开了高级路由器(Advanced Router)编译选项,pfifo_fast就是系统的标准QDISC。它的队列包括三个波段(band)。在每个波段里面,使用先进先出规则。而三个波段(band)的优先级也不相同,band 0的优先级最高,band 2的最低。如果band里面有数据包,系统就不会处理band 1里面的数据包,band 1和band 2之间也是一样。数据包是按照服务类型(Type of Service,TOS)被分配多三个波段(band)里面的。
red,red是Random Early Detection(随机早期探测)的简写。如果使用这种QDISC,当带宽的占用接近于规定的带宽时,系统会随机地丢弃一些数据包。它非常适合高带宽应用。
sfq,sfq是Stochastic Fairness Queueing的简写。它按照会话(session--对应于每个TCP连接或者UDP流)为流量进行排序,然后循环发送每个会话的数据包。
tbf,tbf是Token Bucket Filter的简写,适合于把流速降低到某个值。
2>无类别QDisc的配置
如果没有可分类QDisc,不可分类QDisc只能附属于设备的根。它们的用法如下:
tc qdisc add dev DEV root QDISC QDISC-PARAMETERS
要删除一个不可分类QDisc,需要使用如下命令:
tc qdisc del dev DEV root
一个网络接口上如果没有设置QDisc,pfifo_fast就作为缺省的QDisc。
(2)、CLASSFUL QDISC(分类QDisc)
可分类QDISC包括:
CBQ,CBQ是Class based Queueing(基于类别排队)的缩写。它实现了一个丰富的连接共享类别结构,既有限制(shaping)带宽的能力,也具有带宽优先级管理的能力。带宽限制是通过计算连接的空闲时间完成的。空闲时间的计算标准是数据包离队事件的频率和下层连接(数据链路层)的带宽。
HTB,HTB是Hierarchy Token Bucket的缩写。通过在实践基础上的改进,它实现了一个丰富的连接共享类别体系。使用HTB可以很容易地保证每个类别的带宽,虽然它也允许特定的类可以突破带宽上限,占用别的类的带宽。HTB可以通过TBF(Token Bucket Filter)实现带宽限制,也能够划分类别的优先级。
PRIO,PRIO QDisc不能限制带宽,因为属于不同类别的数据包是顺序离队的。使用PRIO QDisc可以很容易对流量进行优先级管理,只有属于高优先级类别的数据包全部发送完毕,才会发送属于低优先级类别的数据包。为了方便管理,需要使用iptables或者ipchains处理数据包的服务类型(Type Of Service,ToS)。
3.3、操作原理
类(Class)组成一个树,每个类都只有一个父类,而一个类可以有多个子类。某些QDisc(例如:CBQ和HTB)允许在运行时动态添加类,而其它的QDisc(例如:PRIO)不允许动态建立类。允许动态添加类的QDisc可以有零个或者多个子类,由它们为数据包排队。此外,每个类都有一个叶子QDisc,默认情况下,这个叶子QDisc使用pfifo的方式排队,我们也可以使用其它类型的QDisc代替这个默认的QDisc。而且,这个叶子叶子QDisc有可以分类,不过每个子类只能有一个叶子QDisc。当一个数据包进入一个分类QDisc,它会被归入某个子类。我们可以使用以下三种方式为数据包归类,不过不是所有的QDisc都能够使用这三种方式。
如果过滤器附属于一个类,相关的指令就会对它们进行查询。过滤器能够匹配数据包头所有的域,也可以匹配由ipchains或者iptables做的标记。
树的每个节点都可以有自己的过滤器,但是高层的过滤器也可以直接用于其子类。如果数据包没有被成功归类,就会被排到这个类的叶子QDisc的队中。相关细节在各个QDisc的手册页中。
3.4、命名规则
所有的QDisc、类和过滤器都有ID。ID可以手工设置,也可以有内核自动分配。ID由一个主序列号和一个从序列号组成,两个数字用一个冒号分开。
QDISC,一个QDisc会被分配一个主序列号,叫做句柄(handle),然后把从序列号作为类的命名空间。句柄采用象10:一样的表达方式。习惯上,需要为有子类的QDisc显式地分配一个句柄。
类(CLASS),在同一个QDisc里面的类分享这个QDisc的主序列号,但是每个类都有自己的从序列号,叫做类识别符(classid)。类识别符只与父QDisc有关,和父类无关。类的命名习惯和QDisc的相同。
过滤器(FILTER),过滤器的ID有三部分,只有在对过滤器进行散列组织才会用到。详情请参考tc-filters手册页。
3.5、单位
tc命令的所有参数都可以使用浮点数,可能会涉及到以下计数单位。
1)、带宽或者流速单位:
2)、数据的数量单位:
3)、时间的计量单位:
四、linux tc常用命令参数
tc可以使用以下命令对QDisc、类和过滤器进行操作:
add,在一个节点里加入一个QDisc、类或者过滤器。添加时,需要传递一个祖先作为参数,传递参数时既可以使用ID也可以直接传递设备的根。如果要建立一个QDisc或者过滤器,可以使用句柄(handle)来命名;如果要建立一个类,可以使用类识别符(classid)来命名。
remove,删除有某个句柄(handle)指定的QDisc,根QDisc(root)也可以删除。被删除QDisc上的所有子类以及附属于各个类的过滤器都会被自动删除。
change,以替代的方式修改某些条目。除了句柄(handle)和祖先不能修改以外,change命令的语法和add命令相同。换句话说,change命令不能一定节点的位置。
replace,对一个现有节点进行近于原子操作的删除/添加。如果节点不存在,这个命令就会建立节点。
link,只适用于DQisc,替代一个现有的节点。
补充:五、流浪控制具体操作
Linux流量控制主要分为建立队列、建立分类和建立过滤器三个方面。
5.1、基本实现步骤
(1) 针对网络物理设备(如以太网卡eth0)绑定一个队列QDisc;
(2) 在该队列上建立分类class;
(3) 为每一分类建立一个基于路由的过滤器filter;
(4) 最后与过滤器相配合,建立特定的路由表。
5.2、环境模拟实例
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192.168.1.30。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。
5.2.1. 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。
5.2.2. 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。
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。
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。
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。
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6,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。
5.2.3. 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
5.2.4.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)
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)
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)
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。
5.2.5. 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
详细显示指定设备(这里为eth0)的队列状况
·tc -s qdisc ls dev eth0
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
详细显示指定设备(这里为eth0)的分类状况
·tc -s class ls dev eth0
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 -s filter ls dev eth0
这里flowid 1:2代表分类class cbq 1:2,to 2代表通过路由2发送。
显示现有路由的状况
·ip route
如上所示,结尾包含有realm的显示行是起作用的路由过滤器。
5.2.6. 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。