Bert Hubert - Linux Advanced Routing & Traffic Control HOWTO

Шейпинг (формирование). Под этим термином подразумевается процесс задержки пакетов, с целью ограничения пропускной способности канала. Шейпинг выполняется на исходящих очередях. Сброс отдельных пакетов, с целью снижения пропускной способности, так же иногда называют Шейпингом.

Ограничение. Под этим термином подразумевается процесс задержки или сброса (умышленной потери) пакетов, с целью ограничения пропускной способности. В Linux под термином Policing подразумевается только сброс пакетов, если ограничение накладывается не на входящую очередь.

Под этим термином подразумеваются такие дисциплины, которые всегда передают пакет без задержки дальше, если он поступил на обработку. Другими словами, эти дисциплины никогда не выполняют задержку пакетов, если устройство готово отправить его (в случае исходящей дисциплины).

Некоторые виды дисциплин, например Token Bucket Filter, могут выполнять задержку пакетов на некоторое время, с целью ограничения пропускной способности. Это означает, что пакеты могут быть задержаны, даже не смотря на то, что устройство готово к передаче.

Теперь, когда мы определились с терминологией, рассмотрим все вышесказанное на следующей диаграмме:

Пользовательские программы

^

|

+---------------+-----------------------------------------+

| Y |

| -------> IP Stack |

| | | |

| | Y |

| | Y |

| ^ | |

| | / ----------> Forwarding -> |

| ^ / | |

| |/ Y |

| | | |

| ^ Y /-qdisc1-\ |

| | Исходящий /--qdisc2--\ |

--->->Входящая Классификатор ---qdisc3---- | ->

| Дисциплина \--qdisc4--/ |

| \-qdiscN-/ |

| |

+---------------------------------------------------------+

Большой объемлющий блок, на диаграмме, представляет собой ядро. Стрелка слева показывает входящий трафик. Он подается во входящую дисциплину, которая может содержать ряд фильтров, посредством которых отдельные пакеты могут быть отброшены (потеряны, отфильтрованы). Это называется Ограничением (Policing).

Все это происходит на самой ранней стадии, прежде чем пакет будет передан для дальнейшей обработки. Таким образом достигается уменьшение нагрузки на центральный процессор.

Если пакет благополучно миновал эту стадию, то далее он может быть передан либо локальным приложениям (в этом случае он попадает в стек IP для дальнейшей обработки), либо в сеть, через исходящий классификатор, на другой узел сети. Пользовательские приложения так же могут отправлять данные в сеть, которые аналогичным образом движутся через исходящий классификатор. Исходящий классификатор "разбивает" трафик по очередям, каждая из которых имеет свою дисциплину организации. В случае конфигурации по-умолчанию имеется единственная исходящая очередь — pfifo_fast. Этот процесс называется "постановкой в очередь".

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.

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.

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).

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.

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