Linux内核中流量控制(4)

Godbach

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5.4 PRIO(priority)
PRIO是PFIFO_FAST算法的扩展，PFIFO_FAST中一共是3个队列, 而PRIO最多可设置16个带(band)，每
个带都相当于是一个PFIFO_FAST, 因此可以进行更细粒度地分类然后进行排队, 在
net/sched/sch_prio.c中定义。
5.4.1 操作结构定义
// 最大带数
#define TCQ_PRIO_BANDS 16
// 最小带数
#define TCQ_MIN_PRIO_BANDS 2
// PRIO私有数据结构
struct prio_sched_data
{
// 有效带数, 不超过16
int bands;
// 协议过滤器链表
struct tcf_proto *filter_list;
// 优先权转带值的转换数组, 数组是16个元素
u8  prio2band[TC_PRIO_MAX+1];
// 16个qdisc指针的数组
struct Qdisc *queues[TCQ_PRIO_BANDS];
};
// PRIO流控算法操作结构
static struct Qdisc_ops prio_qdisc_ops = {
.next  = NULL,
.cl_ops  = &prio_class_ops,
.id  = "prio",
.priv_size = sizeof(struct prio_sched_data),
.enqueue = prio_enqueue,
.dequeue = prio_dequeue,
.requeue = prio_requeue,
.drop  = prio_drop,
.init  = prio_init,
.reset  = prio_reset,
.destroy = prio_destroy,
.change  = prio_tune,
.dump  = prio_dump,
.owner  = THIS_MODULE,
};
// PRIO类别操作结构
static struct Qdisc_class_ops prio_class_ops = {
.graft  = prio_graft,
.leaf  = prio_leaf,
.get  = prio_get,
.put  = prio_put,
.change  = prio_change,
.delete  = prio_delete,
.walk  = prio_walk,
.tcf_chain = prio_find_tcf,
.bind_tcf = prio_bind,
.unbind_tcf = prio_put,
.dump  = prio_dump_class,
};
5.4.2 初始化
static int prio_init(struct Qdisc *sch, struct rtattr *opt)
{
// PRIO私有数据
struct prio_sched_data *q = qdisc_priv(sch);
int i;
// 16个Qdisc都初始化为noop_qdisc
for (i=0; iqueues = &noop_qdisc;
if (opt == NULL) {
  return -EINVAL;
} else {
  int err;
// 根据参数选项设置PRIO算法内部参数
  if ((err= prio_tune(sch, opt)) != 0)
   return err;
}
return 0;
}
// 算法参数调整, 同时也是prio_qdisc_ops结构的change成员函数
// 指定有多少个带, 每个带对应一个pfifo_fast的流控节点
static int prio_tune(struct Qdisc *sch, struct rtattr *opt)
{
// PRIO私有数据
struct prio_sched_data *q = qdisc_priv(sch);
// TC的PRIO的参数, 包括带数和优先权值到带值的转换数组
struct tc_prio_qopt *qopt = RTA_DATA(opt);
int i;
// 长度检查
if (opt->rta_len bands > TCQ_PRIO_BANDS || qopt->bands
// 检查转换数组中的值是否都不超过带数, 否则非法
for (i=0; ipriomap >= qopt->bands)
   return -EINVAL;
}
sch_tree_lock(sch);
// 有效带数
q->bands = qopt->bands;
// 映射数组: 优先权值 -> 带值
memcpy(q->prio2band, qopt->priomap, TC_PRIO_MAX+1);
// 将大于等于带值的的Qdisc数组项都释放掉, 指向noop_qdisc
for (i=q->bands; iqueues, &noop_qdisc);
  if (child != &noop_qdisc)
   qdisc_destroy(child);
}
sch_tree_unlock(sch);
// 设置有效的Qdisc数组, 数量为指定的带数
for (i=0; ibands; i++) {
// 为noop_qdisc表示该qdisc数组项可用
  if (q->queues == &noop_qdisc) {
   struct Qdisc *child;
// 创建一个pfifo_fast的Qdisc
   child = qdisc_create_dflt(sch->dev, &pfifo_qdisc_ops);
   if (child) {
    sch_tree_lock(sch);
// 将生成的PFIFO_FAST的Qdisc赋给PRIO的Qdisc中的一个数组元素
    child = xchg(&q->queues, child);
// 这个判断应该是unlikely的, 结果应该是假
    if (child != &noop_qdisc)
     qdisc_destroy(child);
    sch_tree_unlock(sch);
   }
  }
}
return 0;
}
值得注意的是在初始化赋值函数中没有设置过滤器链表q->filter_list, 应该是后续执行单独命令进
行绑定的。

5.4.3 入队
static int
prio_enqueue(struct sk_buff *skb, struct Qdisc *sch)
{
struct Qdisc *qdisc;
int ret;
// 根据skb数据包的优先权值(priority)确定带值, 返回该带值对应的Qdisc
qdisc = prio_classify(skb, sch, &ret);
#ifdef CONFIG_NET_CLS_ACT
if (qdisc == NULL) {
// 该处的qdisc为空, 丢包
  if (ret == NET_XMIT_BYPASS)
   sch->qstats.drops++;
  kfree_skb(skb);
  return ret;
}
#endif
// 调用该qdisc的入队函数, 正常就是pfifo_fast流控算法的入队函数
if ((ret = qdisc->enqueue(skb, qdisc)) == NET_XMIT_SUCCESS) {
// 入队成功, 统计值更新
  sch->bstats.bytes += skb->len;
  sch->bstats.packets++;
  sch->q.qlen++;
  return NET_XMIT_SUCCESS;
}
sch->qstats.drops++;
return ret;
}
// PRIO分类操作
static struct Qdisc *
prio_classify(struct sk_buff *skb, struct Qdisc *sch, int *qerr)
{
// PRIO私有数据
struct prio_sched_data *q = qdisc_priv(sch);
// 带值初始化为数据包优先权值
u32 band = skb->priority;
struct tcf_result res;
// 缺省返回错误值: 旁路
*qerr = NET_XMIT_BYPASS;
// 优先权的低16位清零后不等于Qdisc的句柄值的情况
if (TC_H_MAJ(skb->priority) != sch->handle) {
#ifdef CONFIG_NET_CLS_ACT
// 该内核选项表示Qdisc可以对数据包进行最终动作,如发送, 丢弃等
// TC分类
  switch (tc_classify(skb, q->filter_list, &res)) {
// STOLEN或QUEUED都表示成功
  case TC_ACT_STOLEN:
  case TC_ACT_QUEUED:
   *qerr = NET_XMIT_SUCCESS;
  case TC_ACT_SHOT:
   return NULL;
  };
// 没有过滤表
  if (!q->filter_list ) {
#else
// 没有过滤表或者分类不成功
  if (!q->filter_list || tc_classify(skb, q->filter_list, &res)) {
#endif
// 如果带值高16位非0, 带值取为0
   if (TC_H_MAJ(band))
    band = 0;
// 用带值的最低4位作为转换数组的索引返回相应的Qdisc流控结构
   return q->queues[q->prio2band[band&TC_PRIO_MAX]];
  }
// 分类成功, 将返回的类别值赋值为带值
  band = res.classid;
}
// 优先权的低16位清零后等于Qdisc的句柄值的情况
// 带值为取priority的低16位
band = TC_H_MIN(band) - 1;
// 如果超过Qdisc中的有效带数, 取0号优先权对应的带值对应的Qdisc数组项
if (band > q->bands)
  return q->queues[q->prio2band[0]];
// 取带值对应的Qdisc数组项
return q->queues[band];
}
/* net/sched/sch_api.c */
/* Main classifier routine: scans classifier chain attached
   to this qdisc, (optionally) tests for protocol and asks
   specific classifiers.
*/
// TC分类, 返回0表示分类成功, 负数表示没有合适的类, 正数是各种重新操作方法
int tc_classify(struct sk_buff *skb, struct tcf_proto *tp,
struct tcf_result *res)
{
int err = 0;
// 数据包协议, 是以太头中的协议类型
u32 protocol = skb->protocol;
#ifdef CONFIG_NET_CLS_ACT
struct tcf_proto *otp = tp;
reclassify:
#endif
protocol = skb->protocol;
// 循环tcf_proto链表
for ( ; tp; tp = tp->next) {
  if ((tp->protocol == protocol ||
   tp->protocol == __constant_htons(ETH_P_ALL)) &&
// 调用tcf_proto的分类算法
   (err = tp->classify(skb, tp, res)) >= 0) {
// 协议符合的情况
#ifdef CONFIG_NET_CLS_ACT
// 需要重新分类
   if ( TC_ACT_RECLASSIFY == err) {
// verdict: 对数据包的处理结果
    __u32 verd = (__u32) G_TC_VERD(skb->tc_verd);
    tp = otp;
    if (MAX_REC_LOOP
buggy packet dropped\n",
      tp->prio&0xffff, ntohs(tp->protocol));
     return TC_ACT_SHOT;
    }
//
    skb->tc_verd = SET_TC_VERD(skb->tc_verd,verd);
    goto reclassify;
   } else {
// 分类成功
// 设置数据包的TC处理结果
    if (skb->tc_verd)
     skb->tc_verd = SET_TC_VERD(skb->tc_verd,0);
// 返回分类结果
    return err;
   }
#else
如果内核没定义CONFIG_NET_CLS_ACT, 直接返回
   return err;
#endif
  }
}
return -1;
}
5.4.4 出队
static struct sk_buff *
prio_dequeue(struct Qdisc* sch)
{
struct sk_buff *skb;
// PRIO私有数据
struct prio_sched_data *q = qdisc_priv(sch);
int prio;
struct Qdisc *qdisc;
// 从0号带开始循环
for (prio = 0; prio bands; prio++) {
// 该带的Qdisc
  qdisc = q->queues[prio];
// 执行该qdisc的出队操作, 应该就是pfifo_fast的出队操作
  skb = qdisc->dequeue(qdisc);
  if (skb) {
// 取得数据包, prio队列数减一
   sch->q.qlen--;
   return skb;
  }
}
return NULL;
}
由此可见, 0号带优先权最高, 15号带最低, 总是高优先级的带中的数据队列都清空后才发送低优先
级的带, 同时每个带实际有3个队列(见pfifo_fast), 因此最多可有48个队列，这样数据粒度就可以
比较细了，高优先权数据总是在低优先权数据之前发送。
5.4.5 重入队
static int
prio_requeue(struct sk_buff *skb, struct Qdisc* sch)
{
struct Qdisc *qdisc;
int ret;
// 查找该skb对应的qdisc
qdisc = prio_classify(skb, sch, &ret);
#ifdef CONFIG_NET_CLS_ACT
if (qdisc == NULL) {
// 查找失败丢包
  if (ret == NET_XMIT_BYPASS)
   sch->qstats.drops++;
  kfree_skb(skb);
  return ret;
}
#endif
// 执行该qdisc的重入队操作, 就是pfifo_fast的requeue
if ((ret = qdisc->ops->requeue(skb, qdisc)) == NET_XMIT_SUCCESS) {
// 统计数更新
  sch->q.qlen++;
  sch->qstats.requeues++;
  return 0;
}
// 失败, 丢包
sch->qstats.drops++;
return NET_XMIT_DROP;
}

5.4.6 复位
static void
prio_reset(struct Qdisc* sch)
{
int prio;
struct prio_sched_data *q = qdisc_priv(sch);
// 循环有效带数, 不是所有带
for (prio=0; priobands; prio++)
// 标准的qdisc复位操作
  qdisc_reset(q->queues[prio]);
sch->q.qlen = 0;
}

5.4.7 输出
static int prio_dump(struct Qdisc *sch, struct sk_buff *skb)
{
struct prio_sched_data *q = qdisc_priv(sch);
unsigned char  *b = skb->tail;
struct tc_prio_qopt opt;
// 输出当前的带数和优先权值到带值的转换数组
opt.bands = q->bands;
memcpy(&opt.priomap, q->prio2band, TC_PRIO_MAX+1);
RTA_PUT(skb, TCA_OPTIONS, sizeof(opt), &opt);
return skb->len;
rtattr_failure:
skb_trim(skb, b - skb->data);
return -1;
}
5.4.8 丢包
static unsigned int prio_drop(struct Qdisc* sch)
{
struct prio_sched_data *q = qdisc_priv(sch);
int prio;
unsigned int len;
struct Qdisc *qdisc;
// 倒序操作, 先丢优先权最低的
for (prio = q->bands-1; prio >= 0; prio--) {
// 该带的qdisc
  qdisc = q->queues[prio];
// 调用该qdisc的drop函数, 问题是pfifo_fast算法中是没有drop函数的
  if (qdisc->ops->drop && (len = qdisc->ops->drop(qdisc)) != 0) {
   sch->q.qlen--;
   return len;
  }
}
return 0;
}
由于PFIFO_FAST中没有drop成员函数, 使得这个函数似乎没意义, 除非进行了嫁接操作, 使用了其他
类型的qdisc作为数组元素
5.4.9 PRIO类别操作
// 嫁接, 替换prio_qdisc中的内部qdisc数组中的qdisc元素
static int prio_graft(struct Qdisc *sch, unsigned long arg, struct Qdisc *new,
        struct Qdisc **old)
{
// PRIO私有数据
struct prio_sched_data *q = qdisc_priv(sch);
unsigned long band = arg - 1;
// 数组位置超过prio_qidsc中的带数, 错误
if (band >= q->bands)
  return -EINVAL;
// 如果新qdisc为空,设为noop_qdisc
if (new == NULL)
  new = &noop_qdisc;
sch_tree_lock(sch);
// 老的qdisc
*old = q->queues[band];
// 将该数组位置的qdisc设置为新的qdisc
q->queues[band] = new;
// 将老qdisc的排队数去除
sch->q.qlen -= (*old)->q.qlen;
// 复位老qdisc
qdisc_reset(*old);
sch_tree_unlock(sch);
return 0;
}
// 返回叶子qdisc
static struct Qdisc *
prio_leaf(struct Qdisc *sch, unsigned long arg)
{
// prio私有数组
struct prio_sched_data *q = qdisc_priv(sch);
unsigned long band = arg - 1;
// 数组位置超过prio_qidsc中的带数, 错误
if (band >= q->bands)
  return NULL;
// 返回指定位置的qdisc数组元素
return q->queues[band];
}
// 将类别ID转换为带号
static unsigned long prio_get(struct Qdisc *sch, u32 classid)
{
struct prio_sched_data *q = qdisc_priv(sch);
// 取类别ID的低16位
unsigned long band = TC_H_MIN(classid);
// 如果超过了当前带数, 返回0
if (band - 1 >= q->bands)
  return 0;
// 否则作为有效带值返回
return band;
}
// 绑定, 获取与类别ID相关的带值
static unsigned long prio_bind(struct Qdisc *sch, unsigned long parent, u32 classid)
{
return prio_get(sch, classid);
}
// 释放, 空函数
static void prio_put(struct Qdisc *q, unsigned long cl)
{
return;
}
// 修改, 基本是空函数, 没进行任何修改
static int prio_change(struct Qdisc *sch, u32 handle, u32 parent, struct rtattr **tca,
unsigned long *arg)
{
unsigned long cl = *arg;
struct prio_sched_data *q = qdisc_priv(sch);
if (cl - 1 > q->bands)
  return -ENOENT;
return 0;
}
// 删除操作, 基本是空函数, 但没进行任何实际删除操作
static int prio_delete(struct Qdisc *sch, unsigned long cl)
{
struct prio_sched_data *q = qdisc_priv(sch);
if (cl - 1 > q->bands)
  return -ENOENT;
return 0;
}
// 输出类别, cl指定类别
static int prio_dump_class(struct Qdisc *sch, unsigned long cl, struct sk_buff *skb,
      struct tcmsg *tcm)
{
// PRIO私有数据
struct prio_sched_data *q = qdisc_priv(sch);
// 检查cl是否合法
if (cl - 1 > q->bands)
  return -ENOENT;
// tc句柄或cl的低16位
tcm->tcm_handle |= TC_H_MIN(cl);
// 如果Qdisc数组项非空(应该是非空的, 即使不用的也指向noop_qdisc), 保存其句柄值
if (q->queues[cl-1])
  tcm->tcm_info = q->queues[cl-1]->handle;
return 0;
}
// PRIO节点遍历进行某种操作
static void prio_walk(struct Qdisc *sch, struct qdisc_walker *arg)
{
// 私有数据
struct prio_sched_data *q = qdisc_priv(sch);
int prio;
// 是否设置了停止标志
if (arg->stop)
  return;
// 遍历有效的带值
for (prio = 0; prio bands; prio++) {
// 可以忽略一些元素
  if (arg->count skip) {
   arg->count++;
   continue;
  }
// 调用指定的操作
  if (arg->fn(sch, prio+1, arg) stop = 1;
   break;
  }
  arg->count++;
}
}
// 查找协议分类, 返回结果是指针的指针
static struct tcf_proto ** prio_find_tcf(struct Qdisc *sch, unsigned long cl)
{
// PRIO私有数据
struct prio_sched_data *q = qdisc_priv(sch);
// 定义了cl的话返回空
if (cl)
  return NULL;
// 返回filter_list的地址
return &q->filter_list;
}

...... 待续 ......
               
               
               
               
               

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