Linux下的网络输入输出流量的带宽控制

整理者：高压锅

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1   概念

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是通过队列规则对网络流量的带宽进行控制，大多数队列规则(qdisc)都是用于输出方向的，例如HTB队列，而输入方向只有一个队列规则，即ingress队列。HTB队列的功能很强大，但是ingress队列的功能很简单，不可指定复杂的队列规则，但可用于重定向incoming packets。通过Ingress qdisc把输入方向的数据包重定向到虚拟设备ifb，然后对ifb的输出方向配置队列，就可以达到对输入流量做复杂的队列调度。

当队列的带宽被占满时，就开始延迟发送数据包，再不行就丢弃。

2   HTB队列

队列等级：一个HTB队列只能有一个根分类队列，一个根分类队列下可以有零至多个主分类队列，一个主分类队列下可以有零至多个子分类队列，一个子分类队列下可以有零至多个子分类队列，……

所有队列的流量统计是在这个队列的入口做的。

所有队列的流量带宽控制是在这个队列的队列通道里做的。

只有根分类队列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队列，则数据包不能扔给这个队列，因为有子分类队列的主分类或子分类队列是没有队列通道的。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，发现子分类队列的带宽不受父分类队列的带宽控制。

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1、2、3、4、5、6、7，最高为1，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

查看根分类队列：

tc [-s] qdisc show dev 网络设备名

添加根分类队列：

tc qdisc add dev 网络设备名 root handle 1:0 htb [default 默认分类队列句柄]

注意：如果默认分类队列不存在，就走根分类队列。

删除根分类队列：

tc qdisc del dev 网络设备名 root

查看主分类队列：

tc [-s] class show dev 网络设备名

添加主分类队列：

tc class add dev 网络设备名 parent 1:0 classid 1:1 htb rate 最小带宽{MBps|KBps|Bps|Mbit|Kbit|bit} [ceil 最大共享带宽{MBps|KBps|Bps|Mbit|Kbit|bit}] [prio 优先级]

Bps表示每秒传输字节

KBps表示每秒传输千字节

MBps表示每秒传输兆字节

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。

删除主分类队列：

tc class del dev 网络设备名 classid 分类队列句柄

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。

查看过滤器：

tc [-s] filter {show|ls} dev 网络设备名

添加过滤器：

tc filter add dev 网络设备名 parent 1:0 protocol ip [prio 优先级] u32 [match ip src XXX.XXX.XXX.XXX/XX] [match ip dst XXX.XXX.XXX.XXX/XX] [match ip sport XXX 0xffff] [match ip dport XXX 0xffff] flowid 1:1

过滤器的优先级必须大于0，如果为0会导致此过滤器无法删除。

删除过滤器：

tc filter del dev 网络设备名 prio 优先级

tc filter del dev 网络设备名 parent 队列句柄 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 root dev eth1 #删除以前的规则

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

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