Linux內(nèi)核中流量控制(4)

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                Linux內(nèi)核中流量控制(4)
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5.4 PRIO(priority)
PRIO是PFIFO_FAST算法的擴(kuò)展，PFIFO_FAST中一共是3個(gè)隊(duì)列, 而PRIO最多可設(shè)置16個(gè)帶(band)，每
個(gè)帶都相當(dāng)于是一個(gè)PFIFO_FAST, 因此可以進(jìn)行更細(xì)粒度地分類然后進(jìn)行排隊(duì), 在
net/sched/sch_prio.c中定義。
5.4.1 操作結(jié)構(gòu)定義
// 最大帶數(shù)
#define TCQ_PRIO_BANDS 16
// 最小帶數(shù)
#define TCQ_MIN_PRIO_BANDS 2
// PRIO私有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
struct prio_sched_data
{
// 有效帶數(shù), 不超過16
int bands;
// 協(xié)議過濾器鏈表
struct tcf_proto *filter_list;
// 優(yōu)先權(quán)轉(zhuǎn)帶值的轉(zhuǎn)換數(shù)組, 數(shù)組是16個(gè)元素
u8  prio2band[TC_PRIO_MAX+1];
// 16個(gè)qdisc指針的數(shù)組
struct Qdisc *queues[TCQ_PRIO_BANDS];
};
// PRIO流控算法操作結(jié)構(gòu)
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類別操作結(jié)構(gòu)
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私有數(shù)據(jù)
struct prio_sched_data *q = qdisc_priv(sch);
int i;
// 16個(gè)Qdisc都初始化為noop_qdisc
for (i=0; iqueues = &noop_qdisc;
if (opt == NULL) {
  return -EINVAL;
} else {
  int err;
// 根據(jù)參數(shù)選項(xiàng)設(shè)置PRIO算法內(nèi)部參數(shù)
  if ((err= prio_tune(sch, opt)) != 0)
   return err;
}
return 0;
}
// 算法參數(shù)調(diào)整, 同時(shí)也是prio_qdisc_ops結(jié)構(gòu)的change成員函數(shù)
// 指定有多少個(gè)帶, 每個(gè)帶對(duì)應(yīng)一個(gè)pfifo_fast的流控節(jié)點(diǎn)
static int prio_tune(struct Qdisc *sch, struct rtattr *opt)
{
// PRIO私有數(shù)據(jù)
struct prio_sched_data *q = qdisc_priv(sch);
// TC的PRIO的參數(shù), 包括帶數(shù)和優(yōu)先權(quán)值到帶值的轉(zhuǎn)換數(shù)組
struct tc_prio_qopt *qopt = RTA_DATA(opt);
int i;
// 長(zhǎng)度檢查
if (opt->rta_len bands > TCQ_PRIO_BANDS || qopt->bands
// 檢查轉(zhuǎn)換數(shù)組中的值是否都不超過帶數(shù), 否則非法
for (i=0; ipriomap >= qopt->bands)
   return -EINVAL;
}
sch_tree_lock(sch);
// 有效帶數(shù)
q->bands = qopt->bands;
// 映射數(shù)組: 優(yōu)先權(quán)值 -> 帶值
memcpy(q->prio2band, qopt->priomap, TC_PRIO_MAX+1);
// 將大于等于帶值的的Qdisc數(shù)組項(xiàng)都釋放掉, 指向noop_qdisc
for (i=q->bands; iqueues, &noop_qdisc);
  if (child != &noop_qdisc)
   qdisc_destroy(child);
}
sch_tree_unlock(sch);
// 設(shè)置有效的Qdisc數(shù)組, 數(shù)量為指定的帶數(shù)
for (i=0; ibands; i++) {
// 為noop_qdisc表示該qdisc數(shù)組項(xiàng)可用
  if (q->queues == &noop_qdisc) {
   struct Qdisc *child;
// 創(chuàng)建一個(gè)pfifo_fast的Qdisc
   child = qdisc_create_dflt(sch->dev, &pfifo_qdisc_ops);
   if (child) {
    sch_tree_lock(sch);
// 將生成的PFIFO_FAST的Qdisc賦給PRIO的Qdisc中的一個(gè)數(shù)組元素
    child = xchg(&q->queues, child);
// 這個(gè)判斷應(yīng)該是unlikely的, 結(jié)果應(yīng)該是假
    if (child != &noop_qdisc)
     qdisc_destroy(child);
    sch_tree_unlock(sch);
   }
  }
}
return 0;
}
值得注意的是在初始化賦值函數(shù)中沒有設(shè)置過濾器鏈表q->filter_list, 應(yīng)該是后續(xù)執(zhí)行單獨(dú)命令進(jìn)
行綁定的。

5.4.3 入隊(duì)
static int
prio_enqueue(struct sk_buff *skb, struct Qdisc *sch)
{
struct Qdisc *qdisc;
int ret;
// 根據(jù)skb數(shù)據(jù)包的優(yōu)先權(quán)值(priority)確定帶值, 返回該帶值對(duì)應(yīng)的Qdisc
qdisc = prio_classify(skb, sch, &ret);
#ifdef CONFIG_NET_CLS_ACT
if (qdisc == NULL) {
// 該處的qdisc為空, 丟包
  if (ret == NET_XMIT_BYPASS)
   sch->qstats.drops++;
  kfree_skb(skb);
  return ret;
}
#endif
// 調(diào)用該qdisc的入隊(duì)函數(shù), 正常就是pfifo_fast流控算法的入隊(duì)函數(shù)
if ((ret = qdisc->enqueue(skb, qdisc)) == NET_XMIT_SUCCESS) {
// 入隊(duì)成功, 統(tǒng)計(jì)值更新
  sch->bstats.bytes += skb->len;
  sch->bstats.packets++;
  sch->q.qlen++;
  return NET_XMIT_SUCCESS;
}
sch->qstats.drops++;
return ret;
}
// PRIO分類操作
static struct Qdisc *
prio_classify(struct sk_buff *skb, struct Qdisc *sch, int *qerr)
{
// PRIO私有數(shù)據(jù)
struct prio_sched_data *q = qdisc_priv(sch);
// 帶值初始化為數(shù)據(jù)包優(yōu)先權(quán)值
u32 band = skb->priority;
struct tcf_result res;
// 缺省返回錯(cuò)誤值: 旁路
*qerr = NET_XMIT_BYPASS;
// 優(yōu)先權(quán)的低16位清零后不等于Qdisc的句柄值的情況
if (TC_H_MAJ(skb->priority) != sch->handle) {
#ifdef CONFIG_NET_CLS_ACT
// 該內(nèi)核選項(xiàng)表示Qdisc可以對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行最終動(dòng)作,如發(fā)送, 丟棄等
// TC分類
  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;
  };
// 沒有過濾表
  if (!q->filter_list ) {
#else
// 沒有過濾表或者分類不成功
  if (!q->filter_list || tc_classify(skb, q->filter_list, &res)) {
#endif
// 如果帶值高16位非0, 帶值取為0
   if (TC_H_MAJ(band))
    band = 0;
// 用帶值的最低4位作為轉(zhuǎn)換數(shù)組的索引返回相應(yīng)的Qdisc流控結(jié)構(gòu)
   return q->queues[q->prio2band[band&TC_PRIO_MAX]];
  }
// 分類成功, 將返回的類別值賦值為帶值
  band = res.classid;
}
// 優(yōu)先權(quán)的低16位清零后等于Qdisc的句柄值的情況
// 帶值為取priority的低16位
band = TC_H_MIN(band) - 1;
// 如果超過Qdisc中的有效帶數(shù), 取0號(hào)優(yōu)先權(quán)對(duì)應(yīng)的帶值對(duì)應(yīng)的Qdisc數(shù)組項(xiàng)
if (band > q->bands)
  return q->queues[q->prio2band[0]];
// 取帶值對(duì)應(yīng)的Qdisc數(shù)組項(xiàng)
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分類, 返回0表示分類成功, 負(fù)數(shù)表示沒有合適的類, 正數(shù)是各種重新操作方法
int tc_classify(struct sk_buff *skb, struct tcf_proto *tp,
struct tcf_result *res)
{
int err = 0;
// 數(shù)據(jù)包協(xié)議, 是以太頭中的協(xié)議類型
u32 protocol = skb->protocol;
#ifdef CONFIG_NET_CLS_ACT
struct tcf_proto *otp = tp;
reclassify:
#endif
protocol = skb->protocol;
// 循環(huán)tcf_proto鏈表
for ( ; tp; tp = tp->next) {
  if ((tp->protocol == protocol ||
   tp->protocol == __constant_htons(ETH_P_ALL)) &&
// 調(diào)用tcf_proto的分類算法
   (err = tp->classify(skb, tp, res)) >= 0) {
// 協(xié)議符合的情況
#ifdef CONFIG_NET_CLS_ACT
// 需要重新分類
   if ( TC_ACT_RECLASSIFY == err) {
// verdict: 對(duì)數(shù)據(jù)包的處理結(jié)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 {
// 分類成功
// 設(shè)置數(shù)據(jù)包的TC處理結(jié)果
    if (skb->tc_verd)
     skb->tc_verd = SET_TC_VERD(skb->tc_verd,0);
// 返回分類結(jié)果
    return err;
   }
#else
如果內(nèi)核沒定義CONFIG_NET_CLS_ACT, 直接返回
   return err;
#endif
  }
}
return -1;
}
5.4.4 出隊(duì)
static struct sk_buff *
prio_dequeue(struct Qdisc* sch)
{
struct sk_buff *skb;
// PRIO私有數(shù)據(jù)
struct prio_sched_data *q = qdisc_priv(sch);
int prio;
struct Qdisc *qdisc;
// 從0號(hào)帶開始循環(huán)
for (prio = 0; prio bands; prio++) {
// 該帶的Qdisc
  qdisc = q->queues[prio];
// 執(zhí)行該qdisc的出隊(duì)操作, 應(yīng)該就是pfifo_fast的出隊(duì)操作
  skb = qdisc->dequeue(qdisc);
  if (skb) {
// 取得數(shù)據(jù)包, prio隊(duì)列數(shù)減一
   sch->q.qlen--;
   return skb;
  }
}
return NULL;
}
由此可見, 0號(hào)帶優(yōu)先權(quán)最高, 15號(hào)帶最低, 總是高優(yōu)先級(jí)的帶中的數(shù)據(jù)隊(duì)列都清空后才發(fā)送低優(yōu)先
級(jí)的帶, 同時(shí)每個(gè)帶實(shí)際有3個(gè)隊(duì)列(見pfifo_fast), 因此最多可有48個(gè)隊(duì)列，這樣數(shù)據(jù)粒度就可以
比較細(xì)了，高優(yōu)先權(quán)數(shù)據(jù)總是在低優(yōu)先權(quán)數(shù)據(jù)之前發(fā)送。
5.4.5 重入隊(duì)
static int
prio_requeue(struct sk_buff *skb, struct Qdisc* sch)
{
struct Qdisc *qdisc;
int ret;
// 查找該skb對(duì)應(yīng)的qdisc
qdisc = prio_classify(skb, sch, &ret);
#ifdef CONFIG_NET_CLS_ACT
if (qdisc == NULL) {
// 查找失敗丟包
  if (ret == NET_XMIT_BYPASS)
   sch->qstats.drops++;
  kfree_skb(skb);
  return ret;
}
#endif
// 執(zhí)行該qdisc的重入隊(duì)操作, 就是pfifo_fast的requeue
if ((ret = qdisc->ops->requeue(skb, qdisc)) == NET_XMIT_SUCCESS) {
// 統(tǒng)計(jì)數(shù)更新
  sch->q.qlen++;
  sch->qstats.requeues++;
  return 0;
}
// 失敗, 丟包
sch->qstats.drops++;
return NET_XMIT_DROP;
}

5.4.6 復(fù)位
static void
prio_reset(struct Qdisc* sch)
{
int prio;
struct prio_sched_data *q = qdisc_priv(sch);
// 循環(huán)有效帶數(shù), 不是所有帶
for (prio=0; priobands; prio++)
// 標(biāo)準(zhǔn)的qdisc復(fù)位操作
  qdisc_reset(q->queues[prio]);
sch->q.qlen = 0;
}

5.4.7 輸出
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;
// 輸出當(dāng)前的帶數(shù)和優(yōu)先權(quán)值到帶值的轉(zhuǎn)換數(shù)組
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 丟包
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, 先丟優(yōu)先權(quán)最低的
for (prio = q->bands-1; prio >= 0; prio--) {
// 該帶的qdisc
  qdisc = q->queues[prio];
// 調(diào)用該qdisc的drop函數(shù), 問題是pfifo_fast算法中是沒有drop函數(shù)的
  if (qdisc->ops->drop && (len = qdisc->ops->drop(qdisc)) != 0) {
   sch->q.qlen--;
   return len;
  }
}
return 0;
}
由于PFIFO_FAST中沒有drop成員函數(shù), 使得這個(gè)函數(shù)似乎沒意義, 除非進(jìn)行了嫁接操作, 使用了其他
類型的qdisc作為數(shù)組元素
5.4.9 PRIO類別操作
// 嫁接, 替換prio_qdisc中的內(nèi)部qdisc數(shù)組中的qdisc元素
static int prio_graft(struct Qdisc *sch, unsigned long arg, struct Qdisc *new,
        struct Qdisc **old)
{
// PRIO私有數(shù)據(jù)
struct prio_sched_data *q = qdisc_priv(sch);
unsigned long band = arg - 1;
// 數(shù)組位置超過prio_qidsc中的帶數(shù), 錯(cuò)誤
if (band >= q->bands)
  return -EINVAL;
// 如果新qdisc為空,設(shè)為noop_qdisc
if (new == NULL)
  new = &noop_qdisc;
sch_tree_lock(sch);
// 老的qdisc
*old = q->queues[band];
// 將該數(shù)組位置的qdisc設(shè)置為新的qdisc
q->queues[band] = new;
// 將老qdisc的排隊(duì)數(shù)去除
sch->q.qlen -= (*old)->q.qlen;
// 復(fù)位老qdisc
qdisc_reset(*old);
sch_tree_unlock(sch);
return 0;
}
// 返回葉子qdisc
static struct Qdisc *
prio_leaf(struct Qdisc *sch, unsigned long arg)
{
// prio私有數(shù)組
struct prio_sched_data *q = qdisc_priv(sch);
unsigned long band = arg - 1;
// 數(shù)組位置超過prio_qidsc中的帶數(shù), 錯(cuò)誤
if (band >= q->bands)
  return NULL;
// 返回指定位置的qdisc數(shù)組元素
return q->queues[band];
}
// 將類別ID轉(zhuǎn)換為帶號(hào)
static unsigned long prio_get(struct Qdisc *sch, u32 classid)
{
struct prio_sched_data *q = qdisc_priv(sch);
// 取類別ID的低16位
unsigned long band = TC_H_MIN(classid);
// 如果超過了當(dāng)前帶數(shù), 返回0
if (band - 1 >= q->bands)
  return 0;
// 否則作為有效帶值返回
return band;
}
// 綁定, 獲取與類別ID相關(guān)的帶值
static unsigned long prio_bind(struct Qdisc *sch, unsigned long parent, u32 classid)
{
return prio_get(sch, classid);
}
// 釋放, 空函數(shù)
static void prio_put(struct Qdisc *q, unsigned long cl)
{
return;
}
// 修改, 基本是空函數(shù), 沒進(jìn)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;
}
// 刪除操作, 基本是空函數(shù), 但沒進(jìn)行任何實(shí)際刪除操作
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;
}
// 輸出類別, cl指定類別
static int prio_dump_class(struct Qdisc *sch, unsigned long cl, struct sk_buff *skb,
      struct tcmsg *tcm)
{
// PRIO私有數(shù)據(jù)
struct prio_sched_data *q = qdisc_priv(sch);
// 檢查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數(shù)組項(xiàng)非空(應(yīng)該是非空的, 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節(jié)點(diǎn)遍歷進(jìn)行某種操作
static void prio_walk(struct Qdisc *sch, struct qdisc_walker *arg)
{
// 私有數(shù)據(jù)
struct prio_sched_data *q = qdisc_priv(sch);
int prio;
// 是否設(shè)置了停止標(biāo)志
if (arg->stop)
  return;
// 遍歷有效的帶值
for (prio = 0; prio bands; prio++) {
// 可以忽略一些元素
  if (arg->count skip) {
   arg->count++;
   continue;
  }
// 調(diào)用指定的操作
  if (arg->fn(sch, prio+1, arg) stop = 1;
   break;
  }
  arg->count++;
}
}
// 查找協(xié)議分類, 返回結(jié)果是指針的指針
static struct tcf_proto ** prio_find_tcf(struct Qdisc *sch, unsigned long cl)
{
// PRIO私有數(shù)據(jù)
struct prio_sched_data *q = qdisc_priv(sch);
// 定義了cl的話返回空
if (cl)
  return NULL;
// 返回filter_list的地址
return &q->filter_list;
}

...... 待續(xù) ......
               
               
               
               
               

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