面向第七层的带宽管理产品前期分析（3）Linux带宽管理方案

linux下的软路由软件包括coyote Linux、LRP、ipcop、smoothwall、ClarkConnect等。coyote Linux绰号“北美土狼”，只需一张软盘就可以做一台专业的路由器；SmoothWall和IPCOP是用一个内核开发的，功能也不相上下。ClarkConnect简称CC，功能比较强大，机器配置要求也高。
这些Linux软路由中带宽管理大多都是TC来实现。
1，Linux防火墙组件
iptable(netfilter)应用程序被认为是Linux中实现包过滤功能的第四代应用程序。第一代是Linux 内核1.1版本所使用的Alan Cox从BSD Unix中移植过来的ipfw。
在2.0版的内核中，Jos Vos和其它一些程序员对ipfw进行了扩展，并且添加了ipfwadm用户工具。在2.2版内核中， Russell和Michael Neuling做了一些非常重要的改进，也就是在该内核中，Russell添加了帮助用户控制过虑规则的ipchains工具。后来，Russell又完成了其名为netfilter()的内核框架。这些防火墙软件套件一般都比其前任有所改进，表现越来越出众。
Netfilter/iptables已经包含在了2.4以后的内核当中，它可以实现防火墙、NAT(网络地址翻译)和数据包的分割等功能。 netfilter工作在内核内部，而iptables则是让用户定义规则集的表结构。netfilter/iptables是从ipchains和 ipwadfm(IP防火墙管理)演化而来的。
2，Linux流量控制组件： TC(traffic Control)
linux内核中提供了流量控制的相关处理功能，相关代码在net/sched目录下，而应用层上的控制是通过iproute2软件包中的tc来实现，tc和sched的关系就好象iptables和netfilter的关系一样，一个是用户层接口，一个是具体实现。
Linux流量控制主要由三大部分来实现：
  ◆ 队列规则（Queue Discipline）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。
    ◆ 分类（Classes）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。
    ◆ 过滤器（Filters）filter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filter(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。
 

TC流量控制基本框架

因此，Linux流量控制主要分为建立队列、建立分类和建立过滤器三个方面。基本步骤为：
    （1）针对网络物理设备（如以太网卡eth0）绑定一个队列；
    （2）在该队列上建立分类；
    （3）为每一分类建立一个基于路由的过滤器。
Linux内核中支持的队列有Class Based Queue、Token Bucket Flow令牌桶、CSZ、First In First Out、Priority、TEQL、SFQ、ATM、RED等。
关于tc的使用方法可详见《Linux高级路由和流量控制》。重点是队列规定树结构、各算法的参数。参考资料中的《Linux内核中流量控制》对tc代码做了比较详细的注释，值得学习。