tc令牌桶限速心得

一、实验拓扑与实验现象

实验拓扑如图所示，在①号机上发送数据，③号机上接受数据，同时在④号机的eth1与eth2网口限制速率为115200kbps，命令如下

tc qdisc add dev eth1 root tbf rate 115200bps buffer 1600 limit  3000
tc qdisc add dev eth2 root tbf rate 115200bps buffer 1600 limit  3000

 

图1 实验拓扑

然后在④号机上使用ifstat查看网口状态，得到结果如下：

 

我们可以看到eth1的入口速率为144KB/s左右，而eth2的出口速率为112KB/s左右，那么还有32KB/s的速率哪里去了呢？

 

二、令牌桶在端口限速的原理

首先让我们了解下令牌桶限速的原理，如限速原理图如下（此图引自博文：令牌桶算法的应用 ）

 

 

图2 使用令牌桶做端口限速的原理图

 

　　图2展示是了linux系统中宽带管理的实现，需由端口发送的报文通过分类器分类以后，进入队列，这个队列的大小由上面tc tbf命令中的limit设定，若令牌桶中有这个报文大小的令牌，则将此报文发送出去，否则在缓存队列中等待，等待有足够多的令牌后在发送，若在这个过程中缓存队列溢出，则将导致部分报文被丢弃，这里值得注意的是发送报文是以包为单位发送的，但是令牌桶的实现是以字节为单位，而不是针对包进行的。

　　每个到来的令牌从数据队列中收集一个数据包，然后从桶中被删除。这个算法关联到两个流上——令牌流和数据流，于是我们得到3种情景：

　　1、数据流以等于令牌流的速率到达TBF。这种情况下，每个到来的数据包都能无延迟地通过队列。

　　2、 数据流以小于令牌流的速度到达TBF。通过队列的数据包只消耗了一部分令牌，剩下的令牌会在桶里积累下来，直到桶被装满。剩下的　　　　令牌可以在需要以高于令牌流速率发送数据流的时候消耗掉，这种情况下会发生突发传输。
　　3、数据流以大于令牌流的速率到达TBF。这意味着桶里的令牌很快就会被耗尽。导致TBF中断一段时间，称为“越限”。如果数据包持续到　　　　来，将发生丢包。

　　

　　最后一种情景非常重要，因为它可以用来对数据通过过滤器的速率进行整形。
　　可见，令牌的积累可以导致越限的数据进行短时间的突发传输而不必丢包，但是持续越限的话会导致传输延迟直至丢包。

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