Linux TC源码分析：了解如何调度网络流量
在计算机网络中，网络流量的调度是非常重要的，它决定了网络资源的分配和利用效率。而Linux中的Traffic Control (TC)模块就是用来实现网络流量调度的重要组件之一。本文将详细介绍Linux TC的源码分析过程，并展示如何使用它来调度网络流量。
了解Traffic Control (TC)模块
TC模块是Linux内核的一部分，它提供了一套机制来管理和控制网络流量。使用TC模块，可以对不同的网络流量进行分析和调度，以满足不同类型和优先级的网络通信需求。
TC模块的源码位于Linux内核源码树的net/sched目录下，其中主要包含了以下几个关键文件：
sch_generic.c: 定义了TC模块的通用调度器（generic scheduler）。
sch_htb.c: 定义了层次 Token Bucket (HTB) 调度器，通过对网络流量进行层次化管理，实现了优先级调度和带宽限制等功能。
cls_u32.c: 定义了U32分类器，用于根据网络流量的匹配规则将数据包分配到不同的队列中。
了解TC模块的调度流程
TC模块的调度流程可以大致分为以下几个步骤：
创建TC类和过滤器：使用TC模块前，首先需要创建一些TC类和过滤器，以便对不同的网络流量进行管理。在创建过程中，需要指定一些参数，例如带宽限制、优先级等。
将数据包分配到不同的队列：当数据包到达网卡时，TC模块会根据预先设置的规则，将数据包分配到不同的队列中。这个过程主要由U32分类器负责实现。
根据队列中的规则进行调度：一旦数据包被分配到队列中，TC模块会根据队列中的规则进行调度。这个过程由各个调度器实现，例如HTB调度器。
发送数据包到下一跳：经过调度后，TC模块会将数据包发送到下一跳，以继续进行后续的网络传输。
源码分析实例：HTB调度器
下面以HTB调度器为例，来分析TC模块的源码：
/* sch_htb.c */
/* 定义了struct htb_class和struct htb_sched，分别表示HTB类和HTB调度器 */
struct htb_class {
...
};
struct htb_sched {
...
};
/* HTB调度器的初始化函数 */
static int htb_init(struct Qdisc *sch) {
...
}
/* HTB调度器的调度函数 */
static struct sk_buff *htb_dequeue(struct Qdisc *sch) {
...
}
/* HTB调度器的入口函数 */
static struct Qdisc_ops htb_qdisc_ops __read_mostly = {
...
};
/* 注册HTB调度器 */
int __init htb_module_init(void) {
...
register_qdisc(&htb_qdisc_ops);
...
}
以上是HTB调度器的关键源码部分。通过阅读源码，我们可以了解到HTB调度器的初始化函数、调度函数以及入口函数的实现。同时，还可以看到在模块初始化时，使用register_qdisc()函数将HTB调度器注册到TC模块中。
使用TC调度网络流量
在了解了TC模块的源码之后，我们可以使用TC来调度网络流量。下面是一个示例：
# 创建一个HTB类
tc qdisc add dev eth0 root handle 1: htb default 10
tc class add dev eth0 parent 1: classid 1:1 htb rate 10mbit burst 15k
tc class add dev eth0 parent 1: classid 1:2 htb rate 5mbit burst 15k
tc class add dev eth0 parent 1: classid 1:3 htb rate 2mbit burst 15k
# 创建一个过滤器，将数据包分配到不同的队列
tc filter add dev eth0 parent 1: protocol ip prio 1 u32 match ip dst 192.168.0.1 flowid 1:1
tc filter add dev eth0 parent 1: protocol ip prio 2 u32 match ip dst 192.168.0.2 flowid 1:2
# 使用iptables设置数据包的匹配规则
iptables -t mangle -A POSTROUTING -d 192.168.0.1 -j CLASSIFY --set-class 1:1
iptables -t mangle -A POSTROUTING -d 192.168.0.2 -j CLASSIFY --set-class 1:2
以上示例代码中，首先创建了一个HTB类，并为该类指定了带宽限制和优先级。接着创建了两个过滤器，用于将数据包分配到不同的队列中。最后使用iptables设置了数据包的匹配规则。
总结
通过本文的源码分析，我们了解了Linux TC模块的基本原理和调度流程。TC模块提供了一套强大的机制来管理和控制网络流量，可以根据不同的需求进行灵活配置和调度。掌握TC模块的使用方法和源码分析技巧，对于实现网络流量优化和监控等功能非常有帮助。