Linux TC-prio 流量分类实例理论验证

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我是靠谱客的博主开放台灯，最近开发中收集的这篇文章主要介绍Linux TC-prio 流量分类实例理论验证，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

参考资料（建议阅读前详细看看）：
[1] tc-prio官方文档
[2] Linux 高级流控—Linux 流控原理，实现，及实例
[3] IP协议之TOS字段说明

理论

我的TC树形结构：
在这里插入图片描述
构建该结构所需代码：

tc qdisc del dev eth0 root
tc qdisc add dev eth0 root handle 5: tbf rate 1024Mbit burst 2500Kb limit 1Kb
qdisc netem 10: parent 5:1 limit 50 delay 74us 49us
tc qdisc add dev eth0 parent 10:1 handle 20: prio
tc qdisc add dev eth0 parent 20:2 handle 30: fq_codel
tc qdisc add dev eth0 parent 20:3 handle 30: fq_codel
tc qdisc add dev eth0 parent 20:4 handle 30: fq_codel
tc filter add dev eth0 protocol ip parent 20: prio 1 u32 match ip tos 0x10 0xff flowid 20:1
tc filter add dev eth0 protocol ip parent 20: prio 1 u32 match ip tos 0x20 0xff flowid 20:2
tc filter add dev eth0 protocol ip parent 20: prio 1 u32 match ip tos 0x30 0xff flowid 20:3

注意其中的filter并没有起作用，一开始想的是要用filter来根据TOS分类，后来仿真发现似乎prio队列的priomap优先级更高，流量分到哪个队列取决于priomap。如果这里的filter的过滤条件改为其他的非ToS条件的话，应该可以正确分类，还未验证。

在参考文献[1] tc-prio官方文档中讲到，prio队列可根据priomap进行分类。
TOS的结构如下：
在这里插入图片描述
在[3] IP协议之TOS字段说明中有详细的解释。第0至2bit为PRECEDENCE字段，默认值为000；第3至6bit为服务类别字段；第7bit未被使用，强制为0。下面是参考文献中[3]中wireshark的抓包结果，也详细的说明了各比特的作用：
在这里插入图片描述
当prio使用默认参数时，会创建三个子队列，分别视作band0,band1,band2；也可以手动添加，在这里三个子队列20:1，20:2，20:3就分别对应band0,band1,band2。
当三个队列中都有包时，其优先级顺序为band0>band1>band2，只有优先级大的发完了优先级小的才能发。
当prio使用默认参数时，它有一个默认的priomap，解释如下:
在这里插入图片描述

验证

为称呼简便，命名子队列20:1，20:2，20:3为Q1，Q2，Q3
我使用linux中的iperf工具进行验证，同时发送ToS字段为0x10,0x4,0x8的TCP流，分别持续20s，40s，60s，查上述表发现这三条流分别对应band0，band1，band2。

iperf -c {服务器ip} -t {每个任务的持续时间} -i 1 -Z dctcp -S {每个任务的ToS字段}

这样的话，若符合上述理论，20s之前，三种流同时存在，只有Q1中有数据可以发送；20s至40s，只有对应band1和band2的流存在，但由于优先级的缘故只有对应band1的流可以发；40s至60s，只剩对应band2的流，这时它可以发送。
使用tc show -s所得的数据，仿真结果如下：
在这里插入图片描述
可以看到结果符合上述分析，20s前，三个队列中都有数据，但只有Q1中的数据发送；待Q1中的数据清空后，Q2中的数据才开始发送；Q2中的数据发送完后，Q3中的数据才可以发送。
（画图使用的是tc show -s中的统计结果，使用python的正则表达式提取出想要的数据，再写入excel表格，最后使用matlab绘图得到图像）