📄 linux 2_4_x 网络协议栈qos模块(tc)的设计与实现.htm

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      <P>在网卡down掉的时候，通过调用dev_close -&gt; 
      dev_deactivate重新使设备的qdisc为noop_qdisc，停止发送数据包。</P>
      <P>Linux中的所有的QoS策略最终都是通过上面这个方法来安装的。在sch_api.c中，对dev_graft_qdisc函数又封装了一层函数（register_qdisc），供模块来安装新的Qdisc。如RED（早期随即检测队列）模块，就调用register_qdisc来安装RED对象（net/sched/sch_red.c-&gt;init_module()）。</P>
      <P><A name=3><SPAN class=atitle2>3. 
      Linux缺省策略对象pfifo_fast_ops分析</SPAN></A></P>
      <P>
      <CENTER><IMG height=318 alt="" 
      src="Linux 2_4_x 网络协议栈QoS模块(TC)的设计与实现.files/image004.gif" width=545 
      border=0> <BR></CENTER>
      <P></P>
      <P>在Linux中，如果设备启动之后，没有配置特定的QoS策略，内核对每个设备采用缺省的策略，pfifo_fast_ops。下面的pfifo_fast_ops进行详细的分析。</P>
      <P>上图中的信息可以对应于pfifo_fast_ops结构体的每个部分：</P>
      <TABLE cellSpacing=0 cellPadding=5 width="100%" bgColor=#cccccc 
        border=1><TBODY>
        <TR>
          <TD><PRE><CODE>
static struct Qdisc_ops pfifo_fast_ops =
{
	NULL,
	NULL,
	"pfifo_fast",							/*ops名称*/
	3 * sizeof(struct sk_buff_head),			/*数据包skb队列*/

	pfifo_fast_enqueue,			/*入队列函数*/
	pfifo_fast_dequeue,			/*出队列函数*/
	pfifo_fast_requeue,			/*重新压入队列函数*/
	NULL,

	pfifo_fast_init,				/*队列管理初始化函数*/
	pfifo_fast_reset,				/*队列管理重置函数*/
};
</CODE></PRE></TD></TR></TBODY></TABLE>
      <P>在注册pfifo_fast_ops的时候首先会调用pfifo_fast_init来初始化队列管理，见qdisc_create_dflt函数。</P>
      <TABLE cellSpacing=0 cellPadding=5 width="100%" bgColor=#cccccc 
        border=1><TBODY>
        <TR>
          <TD><PRE><CODE>
static int pfifo_fast_init(struct Qdisc *qdisc, struct rtattr *opt)
{
………
	for (i=0; i&lt;3; i++)
		skb_queue_head_init(list+i);		/*初始化3个优先级队列*/
……….
}
</CODE></PRE></TD></TR></TBODY></TABLE>
      <P>init函数的作用就是初始化3个队列。</P>
      <P>在注销一个Qdisc的时候都会调用Qdisc的ops的reset函数。见dev_graft_qdisc函数。</P>
      <TABLE cellSpacing=0 cellPadding=5 width="100%" bgColor=#cccccc 
        border=1><TBODY>
        <TR>
          <TD><PRE><CODE>
static void
pfifo_fast_reset(struct Qdisc* qdisc)
{
…………..
	for (prio=0; prio &lt; 3; prio++)
		skb_queue_purge(list+prio);		/*释放3个优先级队列中的所有数据包*/
…………..
}
</CODE></PRE></TD></TR></TBODY></TABLE>
      <P>在数据包发送的时候会调用Qdisc-&gt;enqueue函数（在qdisc_create_dflt函数中已经将Qdisc_ops的enqueue，dequeue，requeue函数分别赋值于Qdisc分别对应的函数指针）。</P>
      <TABLE cellSpacing=0 cellPadding=5 width="100%" bgColor=#cccccc 
        border=1><TBODY>
        <TR>
          <TD><PRE><CODE>
int dev_queue_xmit(struct sk_buff *skb)
{
……………….
    q = dev-&gt;qdisc;
    if (q-&gt;enqueue) {
	   /* 对应于pfifo_fast_enqueue 函数*/
        int ret = q-&gt;enqueue(skb, q);
	   /*启动这个设备的发送，这里涉及到两个函数pfifo_fast_dequeue ，pfifo_fast_requeue 稍后介绍*/
        qdisc_run(dev);
        return;
    }
……………
}
</CODE></PRE></TD></TR></TBODY></TABLE>
      <P>入队列函数pfifo_fast_enqueue：</P>
      <TABLE cellSpacing=0 cellPadding=5 width="100%" bgColor=#cccccc 
        border=1><TBODY>
        <TR>
          <TD><PRE><CODE>
static int
pfifo_fast_enqueue(struct sk_buff *skb, struct Qdisc* qdisc)
{
…………..
	list = ((struct sk_buff_head*)qdisc-&gt;data) +
		prio2band[skb-&gt;priority&amp;TC_PRIO_MAX];
		/*首先确定这个数据包的优先级，决定放入的队列*/

	if (list-&gt;qlen &lt;= skb-&gt;dev-&gt;tx_queue_len) {
		__skb_queue_tail(list, skb);	/*将数据包放入队列的尾部*/
		qdisc-&gt;q.qlen++;
		return 0;
	}
……………..
}
</CODE></PRE></TD></TR></TBODY></TABLE>
      <P>在数据包放入队列之后，调用qdisc_run来发送数据包。</P>
      <TABLE cellSpacing=0 cellPadding=5 width="100%" bgColor=#cccccc 
        border=1><TBODY>
        <TR>
          <TD><PRE><CODE>
static inline void qdisc_run(struct net_device *dev)
{
	while (!netif_queue_stopped(dev) &amp;&amp;
	       qdisc_restart(dev)&lt;0)
		/* NOTHING */;
}
</CODE></PRE></TD></TR></TBODY></TABLE>
      <P>在qdisc_restart函数中，首先从队列中取出一个数据包（调用函数pfifo_fast_dequeue）。然后调用网卡驱动的发送函数（dev-&gt;hard_start_xmit）发送数据包，如果发送失败，则需要将这个数据包重新压入队列（pfifo_fast_requeue），然后启动协议栈的发送软中断进行再次的发送。</P>
      <TABLE cellSpacing=0 cellPadding=5 width="100%" bgColor=#cccccc 
        border=1><TBODY>
        <TR>
          <TD><PRE><CODE>
static struct sk_buff *
pfifo_fast_dequeue(struct Qdisc* qdisc)
{
…………..
	for (prio = 0; prio &lt; 3; prio++, list++) {
		skb = __skb_dequeue(list);
		if (skb) {
			qdisc-&gt;q.qlen--;
			return skb;
		}
	}
……………….
}
</CODE></PRE></TD></TR></TBODY></TABLE>
      <P>从dequeue函数中可以看出，pfifo的策略是：从高优先级队列中取出数据包，只有高优先级的队列为空，才会对下一优先级的队列进行处理。</P>
      <P>requeue函数重新将数据包压入相应优先级队列的头部。</P>
      <TABLE cellSpacing=0 cellPadding=5 width="100%" bgColor=#cccccc 
        border=1><TBODY>
        <TR>
          <TD><PRE><CODE>
static int
pfifo_fast_requeue(struct sk_buff *skb, struct Qdisc* qdisc)
{
	struct sk_buff_head *list;

	list = ((struct sk_buff_head*)qdisc-&gt;data) +
		prio2band[skb-&gt;priority&amp;TC_PRIO_MAX];
		/*确定相应优先级的队列*/
	__skb_queue_head(list, skb);/*将数据包压入队列的头部*/
	qdisc-&gt;q.qlen++;
	return 0;
}
</CODE></PRE></TD></TR></TBODY></TABLE>
      <P><A name=4><SPAN class=atitle2>总结：</SPAN></A></P>
      <P>QoS是当前一个非常热门的话题，几乎所有高端的网络设备都支持QoS功能，并且这个功能也是当前网络设备之间竞争的一个关键技术。Linux为了在在高端服务器能够占有一席之地，从2.2.x内核开始就支持了QoS。本文在linux 
      2.4.0的代码基础上对Linux如何支持QoS进行了分析。并且分析了Linux内核的缺省队列处理方法PFIFO的实现。</P>
      <P><A name=resources><SPAN class=atitle2>参考文献：</SPAN></A></P>
      <P>（1） linux 2.4.0 内核源代码。</P>
      <P><A name=author1><SPAN class=atitle2>作者简介：</SPAN></A></P>
      <P>祝顺民，网名：getmoon。目前从事防火墙开发，致力于网络的研究和开发，分析linux内核。经常出没于<A 
      href="http://www.linuxforum.net/">http://www.linuxforum.net/</A>的内核板块。希望于爱好者们共同探讨。email:<A 
      href="mailto:getmoon@163.com">getmoon@163.com</A></P><!-- END PAPER BODY--></TD>
    <TD width=10><IMG height=1 alt="" 
      src="Linux 2_4_x 网络协议栈QoS模块(TC)的设计与实现.files/c.gif" width=10 
  border=0></TD></TR></TBODY></TABLE><BR clear=all><IMG height=10 alt="" 
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<TABLE cellSpacing=0 cellPadding=0 width="100%" border=0>
  <TBODY>
  <TR vAlign=top>
    <TD align=right width="100%"><A 
      href="http://www-900.ibm.com/developerWorks/cn/linux/kernel/l-qos/index.shtml#top">到页首</A></TD>
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  <TR vAlign=top>
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    <TD bgColor=#ffffff colSpan=2><IMG height=8 alt="" 
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  border=0></TD></TR></TBODY></TABLE>
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  <TBODY>
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    <TD>
      <FORM action=/developerWorks/cn/cnratings.nsf/RateArticle?CreateDocument 
      method=post><INPUT type=hidden value="Linux 2.4.x 网络协议栈QoS模块(TC)的设计与实现" 
      name=ArticleTitle> <INPUT type=hidden value=linux name=Zone> <INPUT 
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        <TBODY>
        <TR>
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          <TD width="16%"><INPUT type=radio value=5 name=Rating>真棒！(5)</TD>
          <TD width="20%"><INPUT type=radio value=4 name=Rating>好材料 (4)</TD>
          <TD width="24%"><INPUT type=radio value=3 name=Rating>一般；尚可 (3)</TD>
          <TD width="22%"><INPUT type=radio value=2 name=Rating>需提高 (2)</TD>
          <TD width="18%"><INPUT type=radio value=1 name=Rating>太差！ 
        (1)</TD></TR></TBODY></TABLE><BR><B>建议？</B><BR><TEXTAREA name=Comments rows=5 wrap=virtual cols=60></TEXTAREA><BR><BR><INPUT type=submit value=提交反馈意见></FORM></TD></TR>
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  <TBODY>
  <TR>
    <TD align=right>(c) Copyright IBM Corp. 2001, (c) Copyright IBM China 
      2001, All Right Reserved</TD></TR>
  <TR vAlign=top>
    <TD class=bbg height=21>&nbsp;&nbsp;<A class=mainlink 
      href="http://www-900.ibm.com/developerWorks/cn/cgi-bin/click.cgi?url=www-900.ibm.com/cn/ibm/index.shtml&amp;origin=dwhead">关于 
      IBM</A><SPAN class=divider>&nbsp;&nbsp;|&nbsp;&nbsp;</SPAN><A 
      class=mainlink 
      href="http://www-900.ibm.com/developerWorks/cn/cgi-bin/click.cgi?url=www-900.ibm.com/cn/ibm/privacy/index.shtml&amp;origin=dwhead">隐私条约</A><SPAN 
      class=divider>&nbsp;&nbsp;|&nbsp;&nbsp;</SPAN><A class=mainlink 
      href="http://www-900.ibm.com/developerWorks/cn/cgi-bin/click.cgi?url=www-900.ibm.com/cn/ibm/legal/index.shtml&amp;origin=dwhead">使用条款</A><SPAN 
      class=divider>&nbsp;&nbsp;|&nbsp;&nbsp;</SPAN><A class=mainlink 
      href="http://www-900.ibm.com/developerWorks/cn/cgi-bin/click.cgi?url=www-900.ibm.com/cn/ibm/contact/index.shtml&amp;origin=dwhead">联系 
      IBM</A></TD></TR></TBODY></TABLE>
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