主要參考（所有權利歸原文作者所有）：

一、TC原理

Linux作業系統中的流量控制器TC（Traffic Control）用於Linux核心的流量控制，主要是通過在輸出埠處建立一個佇列來實現流量控制。

         接收包從輸入介面進來後，經過流量限制丟棄不符合規定的資料包，由輸入多路分配器進行判斷選擇：

         *如果接收包的目的主機是本主機，那麼將該包送給上層處理，否則需要進行轉發，將接收包交到轉發塊（Forwarding Block）處理。

         *轉發塊同時也接收本主機上層(TCP、UDP等)產生的包，通過檢視路由表，決定所處理包的下一跳。

         *然後，對包進行排列以便將它們送到輸出介面。

         一般只能限制網絡卡傳送的資料包，不能限制網絡卡接收的資料包，所以可以通過改變傳送次序靠控制傳輸速率。Linux流量控制主要是在輸出介面排列時進行處理和實現的。

二、TC規則

       2.1、流量控制方式

       流量控制包括以下幾種方式：

       *SHAPING(限制) 

        ——當流量被限制，它的傳輸速率就被控制在某個值以下。限制值可以大大小於有效頻寬，這樣可以平滑突發資料流量，使網路更為穩定。shaping（限制）只適用於向外的流量。

       *SCHEDULING(排程)      

      ——通過排程資料包的傳輸，可以在頻寬範圍內，按照優先順序分配頻寬。SCHEDULING(排程)也只適於向外的流量。

       *POLICING(策略)      

       ——SHAPING用於處理向外的流量，而POLICIING(策略)用於處理接收到的資料。

       *DROPPING(丟棄)      

       ——如果流量超過某個設定的頻寬，就丟棄資料包，不管是向內還是向外。

      2.2、流量控制處理物件

        流量的處理由三種物件控制，它們是：

           *qdisc(排隊規則)

           *class(類別)

           *filter(過濾器)

        *QDISC(排隊規則)

         ——QDisc(排隊規則)是queueing discipline的簡寫，它是理解流量控制(traffic control)的基礎。無論何時，核心如果需要通過某個網路介面傳送資料包，它都需要按照為這個介面配置的qdisc(排隊規則)把資料包加入佇列。然後，核心會盡可能多地從qdisc裡面取出資料包，把它們交給網路介面卡驅動模組。最簡單的QDisc是pfifo它不對進入的資料包做任何的處理，資料包採用先入先出的方式通過佇列。不過，它會儲存網路介面一時無法處理的資料包。

         QDISC的類別如下：

       （1）、CLASSLESS QDisc(不可分類QDisc)

1>無類別QDISC包括：

[p|b]fifo

使用最簡單的qdisc，純粹的先進先出。只有一個引數：limit，用來設定佇列的長度,pfifo是以資料包的個數為單位；bfifo是以位元組數為單位。

pfifo_fast

在編譯核心時，如果打開了高階路由器(Advanced Router)編譯選項，pfifo_fast就是系統的標準QDISC。它的佇列包括三個波段(band)。在每個波段裡面，使用先進先出規則。而三個波段(band)的優先順序也不相同，band 0的優先順序最高，band 2的最低。如果band裡面有資料包，系統就不會處理band 1裡面的資料包，band 1和band 2之間也是一樣。資料包是按照服務型別(Type of Service,TOS)被分配多三個波段(band)裡面的。

red

red是Random Early Detection(隨機早期探測)的簡寫。如果使用這種QDISC，當頻寬的佔用接近於規定的頻寬時，系統會隨機地丟棄一些資料包。它非常適合高頻寬應用。

sfq

sfq是Stochastic Fairness Queueing的簡寫。它按照會話(session--對應於每個TCP連線或者UDP流)為流量進行排序，然後迴圈傳送每個會話的資料包。

tbf

tbf是Token Bucket Filter的簡寫，適合於把流速降低到某個值。

2>不可分類QDisc的配置

如果沒有可分類QDisc，不可分類QDisc只能附屬於裝置的根。它們的用法如下：

    tc qdisc add dev DEV root QDISC QDISC-PARAMETERS

要刪除一個不可分類QDisc，需要使用如下命令：

    tc qdisc del dev DEV root

一個網路介面上如果沒有設定QDisc，pfifo_fast就作為預設的QDisc。

      （2）、CLASSFUL QDISC(分類QDisc)

可分類的QDisc包括：

CBQ

CBQ是Class Based Queueing(基於類別排隊)的縮寫。它實現了一個豐富的連線共享類別結構，既有限制(shaping)頻寬的能力，也具有頻寬優先順序管理的能力。頻寬限制是通過計算連線的空閒時間完成的。空閒時間的計算標準是資料包離隊事件的頻率和下層連線(資料鏈路層)的頻寬。

HTB

HTB是Hierarchy Token Bucket的縮寫。通過在實踐基礎上的改進，它實現了一個豐富的連線共享類別體系。使用HTB可以很容易地保證每個類別的頻寬，雖然它也允許特定的類可以突破頻寬上限，佔用別的類的頻寬。HTB可以通過TBF(Token Bucket Filter)實現頻寬限制，也能夠劃分類別的優先順序。

PRIO

PRIO QDisc不能限制頻寬，因為屬於不同類別的資料包是順序離隊的。使用PRIO QDisc可以很容易對流量進行優先順序管理，只有屬於高優先順序類別的資料包全部發送完畢，才會傳送屬於低優先順序類別的資料包。為了方便管理，需要使用iptables或者ipchains處理資料包的服務型別(Type Of Service,ToS)。

            *CLASS(類)       

            ——某些QDisc(排隊規則)可以包含一些類別，不同的類別中可以包含更深入的QDisc(排隊規則)，通過這些細分的QDisc還可以為進入的佇列的資料包排隊。通過設定各種類別資料包的離隊次序，QDisc可以為設定網路資料流量的優先順序。

             *FILTER(過濾器)      

             ——Filter(過濾器)用於為資料包分類，決定它們按照何種QDisc進入佇列。無論何時資料包進入一個劃分子類的類別中，都需要進行分類。分類的方法可以有多種，使用fileter(過濾器)就是其中之一。使用filter(過濾器)分類時，核心會呼叫附屬於這個類(class)的所有過濾器，直到返回一個判決。如果沒有判決返回，就作進一步的處理，而處理方式和QDISC有關。需要注意的是，filter(過濾器)是在QDisc內部，它們不能作為主體。

         2.3、操作原理

         類(Class)組成一個樹，每個類都只有一個父類，而一個類可以有多個子類。某些QDisc(例如：CBQ和HTB)允許在執行時動態新增類，而其它的QDisc(例如：PRIO)不允許動態建立類。允許動態新增類的QDisc可以有零個或者多個子類，由它們為資料包排隊。此外，每個類都有一個葉子QDisc，預設情況下，這個葉子QDisc使用pfifo的方式排隊，我們也可以使用其它型別的QDisc代替這個預設的QDisc。而且，這個葉子葉子QDisc有可以分類，不過每個子類只能有一個葉子QDisc。 當一個數據包進入一個分類QDisc，它會被歸入某個子類。

        我們可以使用以下三種方式為資料包歸類，不過不是所有的QDisc都能夠使用這三種方式：

        *tc過濾器(tc filter)

         ——如果過濾器附屬於一個類，相關的指令就會對它們進行查詢。過濾器能夠匹配資料包頭所有的域，也可以匹配由ipchains或者iptables做的標記。

        *服務型別(Type of Service)

        ——某些QDisc有基於服務型別（Type of Service,ToS）的內建的規則為資料包分類。

        *skb->priority

        ——使用者空間的應用程式可以使用SO_PRIORITY選項在skb->priority域設定一個類的ID。

        樹的每個節點都可以有自己的過濾器，但是高層的過濾器也可以直接用於其子類。

        如果資料包沒有被成功歸類，就會被排到這個類的葉子QDisc的隊中。相關細節在各個QDisc的手冊頁中。

        2.4、命名規則

           所有的QDisc、類和過濾器都有ID。ID可以手工設定，也可以有核心自動分配。ID由一個主序列號和一個從序列號組成，兩個數字用一個冒號分開。

          *QDISC

          ——一個QDisc會被分配一個主序列號，叫做控制代碼(handle)，然後把從序列號作為類的名稱空間。控制代碼採用象10:一樣的表達方式。習慣上，需要為有子類的QDisc顯式地分配一個控制代碼。

          *類(CLASS)

          ——在同一個QDisc裡面的類分享這個QDisc的主序列號，但是每個類都有自己的從序列號，叫做類識別符(classid)。類識別符只與父QDisc有關，和父類無關。類的命名習慣和QDisc的相同。

          *過濾器(FILTER)

          ——過濾器的ID有三部分，只有在對過濾器進行雜湊組織才會用到。詳情請參考tc-filters手冊頁。

          2.5、單位

          tc命令的所有引數都可以使用浮點數，可能會涉及到以下計數單位。

1》頻寬或者流速單位：

kbps                            千位元組／秒

mbps                           兆位元組／秒

kbit                             KBits／秒

mbit                            MBits／秒

bps或者一個無單位數字      位元組數／秒

2》資料的數量單位：

kb或者k                      千位元組

mb或者m                    兆位元組

mbit                          兆bit

kbit                           千bit

b或者一個無單位數字       位元組數

3》時間的計量單位：

s、sec或者secs                              秒

ms、msec或者msecs                       分鐘

us、usec、usecs或者一個無單位數字    微秒

三、TC命令

         tc可以使用以下命令對QDisc、類和過濾器進行操作：

        *add

        ——在一個節點裡加入一個QDisc、類或者過濾器。新增時，需要傳遞一個祖先作為引數，傳遞引數時既可以使用ID也可以直接傳遞裝置的根。如果要建立一個QDisc或者過濾器，可以使用控制代碼(handle)來命名；如果要建立一個類，可以使用類識別符(classid)來命名。

       *remove

       ——刪除有某個控制代碼(handle)指定的QDisc，根QDisc(root)也可以刪除。被刪除QDisc上的所有子類以及附屬於各個類的過濾器都會被自動刪除。

       *change

       ——以替代的方式修改某些條目。除了控制代碼(handle)和祖先不能修改以外，change命令的語法和add命令相同。換句話說，change命令不能一定節點的位置。

       *replace

       ——對一個現有節點進行近於原子操作的刪除／新增。如果節點不存在，這個命令就會建立節點。

       *link

       ——只適用於DQisc，替代一個現有的節點。

四、具體操作

         Linux流量控制主要分為建立佇列、建立分類和建立過濾器三個方面。

         4.1、基本實現步驟為：

         （1） 針對網路物理裝置（如乙太網卡eth0）繫結一個佇列QDisc；

         （2） 在該佇列上建立分類class；

         （3） 為每一分類建立一個基於路由的過濾器filter；

         （4） 最後與過濾器相配合，建立特定的路由表。

        4.2、環境模擬例項:

           流量控制器上的乙太網卡(eth0) 的IP地址為192.168.1.66，在其上建立一個CBQ佇列。假設包的平均大小為1000位元組，包間隔傳送單元的大小為8位元組，可接收衝突的傳送最長包數目為20位元組。

           假如有三種類型的流量需要控制: 

     　　1) 是發往主機1的，其IP地址為192.168.1.24。其流量頻寬控制在8Mbit，優先順序為2；

     　　2) 是發往主機2的，其IP地址為192.168.1.30。其流量頻寬控制在1Mbit，優先順序為1；

     　　3) 是發往子網1的，其子網號為192.168.1.0，子網掩碼為255.255.255.0。流量頻寬控制在1Mbit，優先順序為6。

         1. 建立佇列

         一般情況下，針對一個網絡卡只需建立一個佇列。

         將一個cbq佇列繫結到網路物理裝置eth0上，其編號為1:0；網路物理裝置eth0的實際頻寬為10 Mbit，包的平均大小為1000位元組；包間隔傳送單元的大小為8位元組，最小傳輸包大小為64位元組。

·#tc qdisc add dev eth0 root handle 1: cbq bandwidth 10Mbit avpkt 1000 cell 8 mpu 64

        2. 建立分類

        分類建立在佇列之上。

        一般情況下，針對一個佇列需建立一個根分類，然後再在其上建立子分類。對於分類，按其分類的編號順序起作用，編號小的優先；一旦符合某個分類匹配規則，通過該分類傳送資料包，則其後的分類不再起作用。

        1） 建立根分類1:1；分配頻寬為10Mbit，優先級別為8。

·#tc class add dev eth0 parent 1:0 classid 1:1 cbq bandwidth 10Mbit rate 10Mbit maxburst 20 allot 1514 prio 8 avpkt 1000 cell 8 weight 1Mbit

        該佇列的最大可用頻寬為10Mbit，實際分配的頻寬為10Mbit，可接收衝突的傳送最長包數目為20位元組；最大傳輸單元加MAC頭的大小為1514位元組，優先級別為8，包的平均大小為1000位元組，包間隔傳送單元的大小為8位元組，相應於實際頻寬的加權速率為1Mbit。

        2）建立分類1:2，其父分類為1:1，分配頻寬為8Mbit，優先級別為2。

·#tc class add dev eth0 parent 1:1 classid 1:2 cbq bandwidth 10Mbit rate 8Mbit maxburst 20 allot 1514 prio 2 avpkt 1000 cell 8 weight 800Kbit split 1:0 bounded

         該佇列的最大可用頻寬為10Mbit，實際分配的頻寬為 8Mbit，可接收衝突的傳送最長包數目為20位元組；最大傳輸單元加MAC頭的大小為1514位元組，優先級別為1，包的平均大小為1000位元組，包間隔傳送單元的大小為8位元組，相應於實際頻寬的加權速率為800Kbit，分類的分離點為1:0，且不可借用未使用頻寬。

       3）建立分類1:3，其父分類為1:1，分配頻寬為1Mbit，優先級別為1。

·#tc class add dev eth0 parent 1:1 classid 1:3 cbq bandwidth 10Mbit rate 1Mbit maxburst 20 allot 1514 prio 1 avpkt 1000 cell 8 weight 100Kbit split 1:0

       該佇列的最大可用頻寬為10Mbit，實際分配的頻寬為 1Mbit，可接收衝突的傳送最長包數目為20位元組；最大傳輸單元加MAC頭的大小為1514位元組，優先級別為2，包的平均大小為1000位元組，包間隔傳送單元的大小為8位元組，相應於實際頻寬的加權速率為100Kbit，分類的分離點為1:0。

      4）建立分類1:4，其父分類為1:1，分配頻寬為1Mbit，優先級別為6。

·#tc class add dev eth0 parent 1:1 classid 1:4 cbq bandwidth 10Mbit rate 1Mbit maxburst 20 allot 1514 prio 6 avpkt 1000 cell 8 weight 100Kbit split 1:0

      該佇列的最大可用頻寬為10Mbit，實際分配的頻寬為1Mbit，可接收衝突的傳送最長包數目為20位元組；最大傳輸單元加MAC頭的大小為1514位元組，優先級別為6，包的平均大小為1000位元組，包間隔傳送單元的大小為8位元組，相應於實際頻寬的加權速率為100Kbit，分類的分離點為1:0。

      4.3. 建立過濾器 

       過濾器主要服務於分類。

       一般只需針對根分類提供一個過濾器，然後為每個子分類提供路由對映。

       1） 應用路由分類器到cbq佇列的根，父分類編號為1:0；過濾協議為ip，優先級別為100，過濾器為基於路由表。

·#tc filter add dev eth0 parent 1:0 protocol ip prio 100 route

       2） 建立路由對映分類1:2, 1:3, 1:4

·#tc filter add dev eth0 parent 1:0 protocol ip prio 100 route to 2 flowid 1:2

·#tc filter add dev eth0 parent 1:0 protocol ip prio 100 route to 3 flowid 1:3

·#tc filter add dev eth0 parent 1:0 protocol ip prio 100 route to 4 flowid 1:4

     4.4.建立路由

     該路由是與前面所建立的路由對映一一對應。

     1） 發往主機192.168.1.24的資料包通過分類2轉發(分類2的速率8Mbit)

·#ip route add 192.168.1.24 dev eth0 via 192.168.1.66 realm 2

     2） 發往主機192.168.1.30的資料包通過分類3轉發(分類3的速率1Mbit)

·#ip route add 192.168.1.30 dev eth0 via 192.168.1.66 realm 3

     3）發往子網192.168.1.0/24的資料包通過分類4轉發(分類4的速率1Mbit)

·#ip route add 192.168.1.0/24 dev eth0 via 192.168.1.66 realm 4

     注：一般對於流量控制器所