Linux下的网络输入输出流量的带宽控制(2015-11-23更新)
Linux下的网络输入输出流量的带宽控制
整理者:赤子玄心
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大家有什么不明白的地方,或者想要详细了解的地方可以联系我,我会认真回复的
1 概念
Linux中可以对不同网卡的网络输入输出的数据包做复杂的带宽控制,可以做到针对输入或输出的数据包的不同的源发地址、不同的源发端口、不同的目的地址、不同的目的端口做不同的带宽控制。
Linux中的QoS分为入口(Ingress)部分和出口(Egress)部分,入口部分主要用于进行输入流量的带宽控制,出口部分主要用于进行输出流量的带宽控制。
Linux是通过队列对网络流量进行带宽控制,大多数队列(qdisc)都是用于输出流量的带宽控制,例如HTB队列等,而输入流量只有一个队列,即Ingress队列。HTB队列的可以设置复杂的队列规则,从而灵活的控制输出流量的带宽,而ingress队列的功能很简单,不可指定复杂的队列规则,但可以重定向数据包incoming packets。如果要对输入流量做复杂的带宽控制,可以通过Ingress队列把输入流量重定向到虚拟设备ifb,然后对虚拟设备ifb的输出流量配置HTB队列,就能达到对输入流量设置复杂的队列规则。
Linux的每个网络设备上,默认都会有一个输出队列,默认没有输入队列。添加新的输出队列会覆盖默认的输出队列。
当队列的带宽被占满时,操作系统就会延迟发送数据包,再不行就丢包。
2 HTB队列
2.1 模型
2.2 简介
队列等级划分:一个HTB队列有且只有一个根分类,一个根分类下可以有零至多个主分类,一个主分类下可以有零至多个子分类,一个子分类下还可以有零至多个子分类,……
所有分类的流量统计是在这个分类的入口做的。
所有分类的流量带宽控制是在这个分类的通道里做的。
只有根分类入口上能添加过滤器,其他队列入口只做分流,即使添加过滤器也不会触发。
过滤器只能把数据包扔给最底层的队列,如果该队列有子分类,则数据包不能扔给这个队列,因为有子分类的主分类或子分类是没有队列通道的。注意:如果一定要扔给父队列,这个过滤器能添加成功,且过滤器还能匹配成功,但是数据包就是不走这个队列。
经过测试,发现子分类的带宽不受父分类的带宽控制。
网络设备名:网络设备的名字,一般叫ethX,用ifconfig或ip link命令查看。
虚拟网络设备名:虚拟网络设备的名字,一般叫ifbX,用ifconfig或ip link命令查看。
优先级:优先处理的等级,为整数,数值越低优先级越高。经过测试,发现htb队列的优先级高低没有对数据包产生影响。
队列的优先级由高到低为0、1、2、3、4、5、6、7,最高为0,最低为7。如果过滤器的优先级为0,会导致无法删除此过滤器。
3 输出流量控制
注意:tc命令都是实时生效的。
3.1 查看根分类
Shell命令:tc [-s] qdisc show dev 网络设备名
注意:-s选项表示显示网络流量信息。
例如:tc qdisc show dev eth0
解释:查看eth0设备的队列信息。
例如:tc -s qdisc show dev eth1
解释:查看eth1设备的队列信息,并显示队列的网络流量信息。
3.2 添加根分类
Shell命令:tc qdisc add dev 网络设备名 root [handle 根分类句柄] htb [default 默认分类句柄]
注意:如果指定了默认分类句柄,当数据包在不被任何过滤器匹配成功时候,就走默认分类。如果指定的默认分类不存在或不指定,数据包就走根分类。
注意:如果要指定根分类句柄,那么其范围必须是大于等于1、小于等于ffff的十六进制数值。如果是其他数值或不指定,则会出现随机的句柄。
例如:tc qdisc add dev eth0 root htb
解释:在eth0设备上添加HTB队列的根分类,队列句柄为随机,默认分类为根分类。
例如:tc qdisc add dev eth0 root handle 1: htb
解释:在eth0设备上添加HTB队列的根分类,队列句柄为1:,默认分类为根分类。
例如:tc qdisc add dev eth1 root handle 2: htb default 2:1
解释:在eth1设备上添加HTB队列的根分类,队列句柄为2:,默认分类句柄为2:1的分类。
3.3 删除根分类
Shell命令:tc qdisc del dev 网络设备名 root
3.4 查看主分类或子分类
Shell命令:tc [-s] class show dev 网络设备名
注意:-s选项表示显示网络流量信息。
3.5 添加主分类或子分类
Shell命令:tc class add dev 网络设备名 [parent 父分类句柄] classid 该分类句柄 htb rate 保留带宽{MBps|KBps|Bps|Mbit|Kbit|bit} [ceil 共享带宽{MBps|KBps|Bps|Mbit|Kbit|bit}] [prio 优先级]
注意:如果指定的父队列句柄不存在或不指定时,则父分类就是根分类。
注意:如果不指定共享带宽,则共享带宽和保留带宽一样。
注意:如果指定的优先级为负数,则会导致命令执行失败。如果指定的优先级大于等于8,则优先级实际会设置成7。如果不指定优先级,则优先级实际会设置成0。
bit表示位每秒传输
Bps表示字节每秒传输
KBps表示千字节每秒传输
MBps表示兆字节每秒传输
1MBps=1000KBps
1KBps=1000Bps
使用Mbit、Kbit、bit单位控制输出流量带宽时,会导致控制不准,控制输入流量带宽时没问题。
使用MBps、KBps、Bps单位控制输入输出流量带宽都很准。
例如:tc class add dev eth0 classid 1:1 htb rate 100MBps
解释:在eth0设备上添加主分类,父分类默认为根分类,该分类句柄为1:1,保留带宽为100MBps(800000Kbit),共享带宽默认与保留带宽一样,优先级默认为0。
例如:tc class add dev eth0 parent 1:1 classid 1:2 htb rate 50MBps ceil 100MBps prio 1
解释:在eth0设备上添加子分类,父分类为1:1,该分类句柄为1:2,保留带宽为50MBps(400000Kbit),共享带宽为100MBps(800000Kbit),优先级为1。
3.6 修改主分类或子分类
Shell命令:tc class change dev 网络设备名 classid 分类句柄 htb rate 保留带宽{MBps|KBps|Bps|Mbit|Kbit|bit} [ceil 共享带宽{MBps|KBps|Bps|Mbit|Kbit|bit}] [prio 优先级]
注意:保留带宽是必须要填的,且无法修改父分类。
注意:如果不指定共享带宽,则共享带宽和保留带宽一样。
注意:如果指定的优先级为负数,则会导致命令执行失败。如果指定的优先级大于等于8,则优先级实际会设置成7。如果不指定优先级,则优先级实际会设置成0。
3.7 删除主分类或子分类
Shell命令:tc class del dev 网络设备名 classid 分类句柄
注意:如果有过滤器的与要删除的队列有关联,必须先删除过滤器,然后才能删除该队列。
注意:如果要删除的队列有子队列时,必须先删除子队列,然后才能删除该队列。
3.8 查看过滤器
Shell命令:tc [-s] filter {show|ls} dev 网络设备名
3.9 添加过滤器
Shell命令:tc filter add dev 网络设备名 parent 根分类句柄 protocol ip [prio 优先级] u32 [match ip src 源发IP地址/XX] [match ip sport XXX 0xffff] [match ip dst 目的IP地址/XX] [match ip dport XXX 0xffff] flowid 分类句柄
注意:如果优先级为0或不指定,则优先级实际会设置成很大的一个数,也就是说优先级很低。
3.10 删除过滤器
删除指定优先级的所有过滤器:tc filter del dev 网络设备名 prio 优先级
删除指定句柄的单个过滤器:tc filter del dev 网络设备名 parent 根分类句柄 protocol ip prio 优先级 handle 句柄 u32
4 输入流量控制
加载虚拟网络设备驱动:
modprobe ifb
启用虚拟网络设备:
ip link set dev 虚拟网络设备名 up [txqueuelen 1000]
给网络设备添加ingress队列,ingress队列用于对输入流量控制:
tc qdisc add dev 网络设备名 ingress
注意:ingress队列的句柄默认是ffff:,无法修改。
将网络设备的输入流量重定向到虚拟网络设备的输出流量上:
tc filter add dev 网络设备名 parent ffff: protocol ip u32 match u32 0 0 flowid 1:1 action mirred egress redirect dev 虚拟网络设备名
5 tc命令
tc qdisc
tc class {add | replace | change | del}
tc filter
6 例子
l 一个:
以下eth1为内网网卡地址
tc qdisc del dev eth1 root #删除以前的队列
tc qdisc add dev eth1 root handle 1: htb #开启限速规则为htb(分层令牌桶)
tc class add dev eth1 parent 1: classid 1:1 htb rate 3mbit burst 15k #规划限制带宽为3M峰值15k
tc qdisc add dev eth1 parent 1:1 handle 10: sqf perturb 10 #设定平均分配带宽
tc filter add dev eth1 protocol ip parent 1:0 prio 1 u32 match ip dst 192.168.8.17 flowid 1:1 #限制192.168.8.17速度为3mbit