Bert Hubert - Linux Advanced Routing & Traffic Control HOWTO

• Название: Linux Advanced Routing & Traffic Control HOWTO
• Автор: Bert Hubert
• Жанр: Программное обеспечение

Оригинальную версию документа вы найдете по адресу http://lartc.org/.

Практическое руководство по применению iproute2 (и в меньшей степени netfilter) для управления трафиком.

---

Попав в соответствующую очередь, пакет ожидает, пока ядро передаст его сетевому интерфейсу. Этот процесс называется "выборка из очереди".

Эта диаграмма годится и для случая с одним сетевым интерфейсом — не следует рассматривать стрелки на ней слишком буквально.

9.5. Классовые дисциплины обработки очередей.

Классовые дисциплины широко используются в случаях, когда тот или иной вид трафика необходимо обрабатывать по разному. Примером классовой дисциплины может служить CBQ — class based queueing (дисциплина обработки очередей на основе классов). Она настолько широко известна, что многие идентифицируют понятие "Дисциплина Обработки Очередей" с названием CBQ, однако это далеко не так.

CBQ — один из старейших алгоритмов и кроме того — один из самых сложных. К сожалению он может далеко не все. Это может оказаться неожиданностью для тех, кто свято верит в то, что если какая-либо достаточно сложная технология распространяется без документации, то это лучшая технология из имеющихся вариантов.

Чуть ниже мы поближе рассмотрим CBQ и его альтернативы.

9.5.1. Порядок движения пакетов внутри полноклассовых дисциплин и классов.

Когда трафик передается на обработку классовой дисциплине, он должен быть отнесен к одному из классов (классифицирован). Определение принадлежности пакета к тому или иному классу выполняется фильтрами. Очень важно понимать, что именно фильтры вызываются из дисциплины, а не наоборот!

Фильтры, присоединенные к дисциплине, возвращают результат классификации (грубо говоря — класс пакета), после чего пакет передается в очередь, соответствующую заданному классу. Каждый из классов, в свою очередь, может состоять из подклассов и иметь свой набор фильтров, для выполнения более точной классификации свой доли трафика. В противном случае пакет обслуживается дисциплиной очереди класса.

Кроме того, в большинстве случаев классовые дисциплины выполняют шейпинг (формирование) трафика, с целью переупорядочивания пакетов (например, с помощью SFQ) и управления скоростью их передачи. Это определенно необходимо в случае перенаправления трафика с высокоскоростного интерфейса (например, ethernet) на медленный (например, модем).

9.5.2. Элементы дисциплины: корень, дескриптор, родительские элементы и элементы одного уровня.

Каждый из интерфейсов имеет одну исходящую корневую дисциплину. По-умолчанию это, упоминавшаяся ранее дисциплина — pfifo_fast. Каждой дисциплине и каждому классу назначается уникальный дескриптор, который который может использоваться последующими инструкциями для ссылки на эти дисциплины и классы. Помимо исходящей дисциплины, интерфейс так же может иметь и входящую дисциплину, которая производит управление входящим трафиком.

Дескрипторы дисциплин состоят из двух частей – старшего и младшего номеров, в виде: <старший>:<младший>. Корневой дисциплине общепринято присваивать дескриптор '1:', что эквивалентно записи '1:0'. Младший номер в дескрипторе любой дисциплины всегда '0'.

Старшие номера дескрипторов классов всегда дублируют старший номер дескриптора своего "родителя". Старший номер должен быть уникальным в пределах блоков настроек для входящего и исходящего трафиков. Младший номер должен быть уникальным в пределах дисциплины и ее классов.

9.5.2.1. Как выполняется классификация с помощью фильтров.

Типичная иерархия может выглядеть следующим образом:

                      1:   корневая дисциплина

                      |

                     1:1    дочерний класс

                   /  |  \

                  /   |   \

                 /    |    \

                 /    |    \

              1:10  1:11  1:12   дочерние классы

               |      |     |

               |     11:    |    краевой класс

               |            |

               10:         12:   дисциплины

              /   \       /   \

           10:1  10:2   12:1  12:2   краевые классы

Не дайте ввести себя в заблуждение! Вы не должны полагать, что ядро находится на вершине диаграммы, а сеть под ней! Пакеты ставятся в очередь и извлекаются из очереди корневой дисциплиной, она единственная, с которой работает ядро.

Порядок классификации некоторого пакета может быть представлен в виде цепочки, например:

1: → 1:1 → 1:12 → 12: → 12:2

Таким образом, пакет помещается в очередь, которая управляется дисциплиной, присоединенной к классу 12:2. В данном примере, к каждому узлу дерева присоединен фильтр, который принимает решение — по какой ветви продолжить классификацию пакета. Но возможен и другой вариант:

1: → 12:2

В этом случае, фильтр, присоединенный к корню, сразу же классифицировал пакет, как принадлежащий классу 12:2.

9.5.2.2. Как выполняется извлечение пакетов из очереди.

Когда ядро решает, что пора извлечь очередной пакет из очереди и передать его сетевому интерфейсу, оно посылает запрос на извлечение корневой дисциплине. Далее этот запрос передается по цепочке классу 1:1, а от него всем элементам одного уровня — 10:, 11:, и 12:. В данном случае запрос полностью обходит все дерево, поскольку только класс 12:2 имеет пакет.

Проще говоря, вложенные классы "общаются" ТОЛЬКО со своими "родительскими" дисциплинами и никогда не работают напрямую с интерфейсом. Только корневая дисциплина получает запрос на извлечение пакета из очереди напрямую от ядра!

В результате, классы никода не получат запрос на извлечение раньше, чем это будет сделано их "родителями". А это как раз и есть то, что нам нужно: мы можем определить внутренний класс, который выполняет только планирование и дисциплину, которая отвечает за шейпинг.

9.5.3. Дисциплина PRIO.

Дисциплина PRIO фактически никак не ограничивает трафик, она лишь выполняет его классификацию на основе присоединенных к ней фильтров. Вы можете рассматривать дисциплину PRIO как более мощную версию pfifo_fast, в которой каждая из полос является отдельным классом, а не простой очередью FIFO.

Постановка пакета в очередь выполняется дисциплиной PRIO на основе фильтров, заданных вами. По-умолчанию создаются три класса. Эти классы по-умолчанию содержат обычные дисциплины FIFO, но они могут быть заменены дисциплинами любого типа, какие вам только доступны.

Когда необходимо извлечь пакет из очереди, то первым проверяется класс :1. Каждый последующий класс проверяется только в том случае, если в предыдущем нет ни одного пакета.

Эта дисциплина может с успехом применяться в тех случаях, когда необходимо "раскидать" трафик по приоритетам, основываясь не только на флагах TOS. Вы можете так же добавить другие дисциплины к предопределенным классам, что повысит возможности управления трафиком, по сравнению с pfifo_fast.

Поскольку данная дисциплина не имеет возможности шейпинга трафика, считаю своим долгом предупредить вас: используйте эту дисциплину только в том случае, если она полностью соответствует вашим требованиям, либо присоединяйте ее к классовым дисциплинам, которые могут выполнять шейпинг. Последнее замечание относится к владельцам кабельных модемов или DSL устройств.

Формально, дисциплина PRIO относится к разряду планировщиков типа Work-Conserving.

9.5.3.1. Параметры и порядок использования дисциплины PRIO.

Применительно к данной дисциплине, утилита tc допускает следующие параметры:

bands

Число создаваемых полос. Каждая полоса фактически является классом. Если вы изменяете это число, то вы должны так же изменить и следующий параметр.

priomap

Если ваша конфигурация не предусматривает наличие фильтров, выполняющих классификацию трафика, то дисциплина PRIO присваивает приоритеты по-умолчанию.

Все это работает точно так же, как и в случае с pfifo_fast.

Каждая полоса является классом и имеет свой дескриптор, начиная с <старший_номер>:1 и заканчивая <старший_номер>:3, по умолчанию. Таким образом, если дисциплине PRIO присвоен дескриптор 12: , то класс-полоса с наивысшим приоритетом получит дескриптор 12:1.

Повторюсь еще раз, полоса 0 получит младший номер дескриптора — 1! Полоса 1 — 2 и так далее.

9.5.3.2. Пример конфигурации.

В качестве примера создадим такое дерево:

             1:   корневая дисциплина

           / | \

          /  |  \

         /   |   \

       1:1  1:2  1:3    классы