iproute: tc

命令格式： 
tc qdisc [ add | change | replace | link ] dev DEV [ parent qdisc-id | root ] [ handle qdisc-id ] qdisc [ qdisc specific parameters ] 

tc class [ add | change | replace ] dev DEV parent qdisc-id [ classid class-id ] qdisc [ qdisc specific parameters ] 

tc filter [ add | change | replace ] dev DEV [ parent qdisc-id | root ] protocol protocol prio priority filtertype [ filtertype specific parameters ] flowid flow-id 

tc [-s | -d ] qdisc show [ dev DEV ] 

tc [-s | -d ] class show dev DEV tc filter show dev DEV 


TC用途简介：

Tc用于Linux内核的流量控制。

流量控制包括以下几种方式： 

SHAPING(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(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。 

流量的处理由三种对象控制，它们是：qdisc(排队规则)、class(类别)和filter(过滤器)。 

QDISC(排队规则) 
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。 


CLASS(类) 
某些QDisc(排队规则)可以包含一些类别，不同的类别中可以包含更深入的QDisc(排队规则)，通过这些细分的QDisc还可以为进入的队列的数据包排队。通过设置各种类别数据包的离队次序，QDisc可以为设置网络数据流量的优先级。 

FILTER(过滤器) 
filter(过滤器)用于为数据包分类，决定它们按照何种QDisc进入队列。无论何时数据包进入一个划分子类的类别中，都需要进行分类。分类的方法可 以有多种，使用fileter(过滤器)就是其中之一。使用filter(过滤器)分类时，内核会调用附属于这个类(class)的所有过滤器，直到返回 一个判决。如果没有判决返回，就作进一步的处理，而处理方式和QDISC有关。 
需要注意的是，filter(过滤器)是在QDisc内部，它们不能作为主体。 


CLASSLESS QDisc(不可分类QDisc) 
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（随机公平队列）的简写。是公平队列算法家族中的一个简单实现.它的精确性不如其它的方法,但是它在实现高度公平的同时,需要的计算量却很少. 
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。
SFQ的关键词是"会话"(或称作"流") ,主要针对一个TCP会话或者UDP流.流量被分成相当多数量的FIFO队列中,每个队列对应一个会话.数据按照简单轮转的方式发送, 每个会话都按顺序得到发送机会. 
这种方式非常公平,保证了每一个会话都不会没其它会话所淹没.SFQ之所以被称为"随机",是因为它并不是真的为每一个会话创建一个队列,而是使用一个散列算法,把所有的会话映射到有限的几个队列中去. 
因为使用了散列,所以可能多个会话分配在同一个队列里,从而需要共享发包的机会,也就是共享带宽.为了不让这种效应太明显,SFQ会频繁地改变散列算法,以便把这种效应控制在几秒钟之内. 
有很重要的一点需要声明:只有当你的出口网卡确实已经挤满了的时候,SFQ才会起作用!否则在你的Linux机器中根本就不会有队列,SFQ也就不会起作用.
稍后我们会描述如何把SFQ与其它的队列规定结合在一起,以保证两种情况下都比较好的结果. 
特别地,在你使用DSL modem或者cable modem的以太网卡上设置SFQ而不进行任何进一步地流量整形是无谋的! 
参数与使用 
SFQ基本上不需要手工调整: 
perturb 
多少秒后重新配置一次散列算法.如果取消设置,散列算法将永远不会重新配置(不建议这样做).10秒应该是一个合适的值. 
quantum 
一个流至少要传输多少字节后才切换到下一个队列.却省设置为一个最大包的长度(MTU的大小).不要设置这个数值低于MTU! 
配置范例 
如果你有一个网卡,它的链路速度与实际可用速率一致——比如一个电话MODEM——如下配置可以提高公平性: 
# tc qdisc add dev ppp0 root sfq perturb 10 
# tc -s -d qdisc ls 
qdisc sfq 800c: dev ppp0 quantum 1514b limit 128p flows 128/1024 perturb 10sec 
Sent 4812 bytes 62 pkts (dropped 0, overlimits 0) 
"800c:"这个号码是系统自动分配的一个句柄号,"limit"意思是这个队列中可以有128个数据包排队等待.一共可以有1024个散列目标可以用于速率审计,
而其中128个可以同时激活.(no more packets fit in the queue!)每隔10秒种散列算法更换一次. 

tbf 
tbf是Token Bucket Filter（令牌桶过滤器）的简写，适合于把流速降低到某个值。令牌桶过滤器(TBF)是一个简单的队列规定:只允许以不超过事先设定的速率到来的数据包通过,但可能允许短暂突发流量朝过设定值. 
TBF很精确,对于网络和处理器的影响都很小.所以如果您想对一个网卡限速,它应该成为您的第一选择! 
TBF的实现在于一个缓冲器(桶),不断地被一些叫做"令牌"的虚拟数据以特定速率填充着. (token rate).桶最重要的参数就是它的大小,也就是它能够存储令牌的数量. 
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: 
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对应一个令牌,然后无延迟地通过队列. 
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. 
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. 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. 
请注意,实际的实现是针对数据的字节数进行的,而不是针对数据包进行的. 
参数与使用 
即使如此,你还是可能需要进行修改,TBF提供了一些可调控的参数.第一个参数永远可用: 
limit/latency 
limit确定最多有多少数据(字节数)在队列中等待可用令牌.你也可以通过设置latency参数来指定这个参数,latency参数确定了一个包在TBF中等待传输的最长等待时间.后者计算决定桶的大小,速率和峰值速率. 

burst/buffer/maxburst 
桶的大小,以字节计.这个参数指定了最多可以有多少个令牌能够即刻被使用.通常,管理的带宽越大,需要的缓冲器就越大.在Intel体系上,10兆bit/s的速率需要至少10k字节的缓冲区才能达到期望的速率. 
如果你的缓冲区太小,就会导致到达的令牌没有地方放(桶满了),这会导致潜在的丢包. 
mpu 
一个零长度的包并不是不耗费带宽.比如以太网,数据帧不会小于64字节.Mpu(Minimum Packet Unit,最小分组单位)决定了令牌的最低消耗. 
rate 
速度操纵杆.参见上面的limits! 
如果桶里存在令牌而且允许没有令牌,相当于不限制速率(缺省情况).If the bucket contains tokens and is allowed to empty, by default it does so at infinite speed. 
如果不希望这样,可以调整入下参数: 
peakrate 
如果有可用的令牌,数据包一旦到来就会立刻被发送出去,就象光速一样.那可能并不是你希望的,特别是你有一个比较大的桶的时候. 
峰值速率可以用来指定令牌以多块的速度被删除.用书面语言来说,就是:释放一个数据包,但后等待足够的时间后再释放下一个.我们通过计算等待时间来控制峰 值速率然而,由于UNIX定时器的分辨率是10毫秒,如果平均包长10k bit,我们的峰值速率被限制在了1Mbps. 
mtu/minburst 
但是如果你的常规速率比较高,1Mbps的峰值速率对我们就没有什么价值.要实现更高的峰值速率,可以在一个时钟周期内发送多个数据包.最有效的办法就是:再创建一个令牌桶! 
这第二个令牌桶缺省情况下为一个单个的数据包,并非一个真正的桶.要计算峰值速率,用mtu乘以100就行了. (应该说是乘以HZ数,Intel体系上是100,Alpha体系上是1024) 
配置范例 
这是一个非常简单而实用的例子: 
# tc qdisc add dev ppp0 root tbf rate 220kbit latency 50ms burst 1540 
为什么它很实用呢?如果你有一个队列较长的网络设备,比如DSL modem或者cable modem什么的,并通过一个快速设备(如以太网卡)与之相连,你会发现上载数据绝对会破坏交互性. 
这是因为上载数据会充满modem的队列,而这个队列为了改善上载数据的吞吐量而设置的特别大.但这并不是你需要的,你可能为了提高交互性而需要一个不太大的队列.也就是说你希望在发送数据的时候干点别的事情. 
上面的一行命令并非直接影响了modem中的队列,而是通过控制Linux中的队列而放慢了发送数据的速度. 
把220kbit修改为你实际的上载速度再减去几个百分点.如果你的modem确实很快,就把"burst"值提高一点.

关于什么时候用哪种队列的建议 
总之,我们有几种简单的队列,分别使用排序,限速和丢包等手段来进行流量整形. 
下列提示可以帮你决定使用哪一种队列.涉及到了第14章 所描述的的一些队列规定: 
如果想单纯地降低出口速率,使用令牌桶过滤器.调整桶的配置后可用于控制很高的带宽. 
如果你的链路已经塞满了,而你想保证不会有某一个会话独占出口带宽,使用随机公平队列. 
如果你有一个很大的骨干带宽,并且了解了相关技术后,可以考虑前向随机丢包(参见"高级"那一章). 
如果希望对入口流量进行"整形"(不是转发流量),可使用入口流量策略,注意,这不是真正的"整形". 
如果你正在转发数据包,在数据流出的网卡上应用TBF.除非你希望让数据包从多个网卡流出,也就是说入口网卡起决定性作用的时候,还是使用入口策略. 
如果你并不希望进行流量整形,只是想看看你的网卡是否有比较高的负载而需要使用队列,使用pfifo队列(不是pfifo_fast).它缺乏内部频道但是可以统计backlog. 
最后,你可以进行所谓的"社交整形".你不能通过技术手段解决一切问题.用户的经验技巧永远是不友善的.正确而友好的措辞可能帮助你的正确地分配带宽!

不可分类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。 


CLASSFUL QDISC(分类QDisc) 
可分类的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)。 
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。 

tc过滤器(tc filter) 
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。 
服务类型(Type of Service) 
某些QDisc有基于服务类型（Type of Service,ToS）的内置的规则为数据包分类。 
skb->priority 
用户空间的应用程序可以使用SO_PRIORITY选项在skb->priority域设置一个类的ID。 
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。 


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。 
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。 
带宽或者流速单位： 

kbps 
千字节／秒 
mbps 
兆字节／秒 
kbit 
KBits／秒 
mbit 
MBits／秒 
bps或者一个无单位数字 
字节数／秒 
数据的数量单位： 

kb或者k 
千字节 
mb或者m 
兆字节 
mbit 
兆bit 
kbit 
千bit 
b或者一个无单位数字 
字节数 
时间的计量单位： 
s、sec或者secs 
秒 
ms、msec或者msecs 
分钟 
us、usec、usecs或者一个无单位数字 
微秒 

TC命令 
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。