Linux内核中流量控制(6)

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5.6 DSMARK(Differentiated Services field marker)
 
DSMARK算法实际不能算特别流控算法, 本身只是一个pfifo流控, 所做的多余功能就是能设置数据包的tos/ds域, 其实意义不大, 该功能在网络层就能作(netfilter/TOS目标)。使用时除了用tc qdisc命令设置外, 还要用tc class/filter命令对数据进行分类, 以设置合适的tos/ds值。

5.6.1 DSMARK操作结构定义

#define NO_DEFAULT_INDEX (1 << 16)
// DSMARK私有数据
struct dsmark_qdisc_data {
// 内部流控节点
 struct Qdisc  *q;
// 分类规则表, 通过tc class命令定义
 struct tcf_proto *filter_list;
// value/mask数组, 用于设置数据包IP头中的tos/ds域
 u8   *mask; /* "owns" the array */
 u8   *value;
// 索引
 u16   indices;
// 缺省索引
 u32   default_index; /* index range is 0...0xffff */
// 是否设置TC索引值标志
 int   set_tc_index;
};
 
// DSMARK流控操作结构
static struct Qdisc_ops dsmark_qdisc_ops = {
 .next  = NULL,
 .cl_ops  = &dsmark_class_ops,
 .id  = "dsmark",
 .priv_size = sizeof(struct dsmark_qdisc_data),
 .enqueue = dsmark_enqueue,
 .dequeue = dsmark_dequeue,
 .requeue = dsmark_requeue,
 .drop  = dsmark_drop,
 .init  = dsmark_init,
 .reset  = dsmark_reset,
 .destroy = dsmark_destroy,
// 没有change函数
 .change  = NULL,
 .dump  = dsmark_dump,
 .owner  = THIS_MODULE,
};
// DSMARK类别操作结构
static struct Qdisc_class_ops dsmark_class_ops = {
 .graft  = dsmark_graft,
 .leaf  = dsmark_leaf,
 .get  = dsmark_get,
 .put  = dsmark_put,
 .change  = dsmark_change,
 .delete  = dsmark_delete,
 .walk  = dsmark_walk,
 .tcf_chain = dsmark_find_tcf,
 .bind_tcf = dsmark_bind_filter,
 .unbind_tcf = dsmark_put,
 .dump  = dsmark_dump_class,
};

5.6.2 初始化

static int dsmark_init(struct Qdisc *sch, struct rtattr *opt)
{
// DSMARK私有数据
 struct dsmark_qdisc_data *p = PRIV(sch);
// 保存相关属性
 struct rtattr *tb[TCA_DSMARK_MAX];
 int err = -EINVAL;
 u32 default_index = NO_DEFAULT_INDEX;
 u16 indices;
 u8 *mask;
 DPRINTK("dsmark_init(sch %p,[qdisc %p],opt %p)\n", sch, p, opt);
// 选项参数解析, 至少要提供一个indices参数
 if (!opt || rtattr_parse_nested(tb, TCA_DSMARK_MAX, opt) < 0)
  goto errout;
// 获取indices值并检查是否合法, indices必须是2的整次幂
 indices = RTA_GET_U16(tb[TCA_DSMARK_INDICES-1]);
 if (!indices || !dsmark_valid_indices(indices))
  goto errout;
// 如果有缺省索引参数, 设置之
 if (tb[TCA_DSMARK_DEFAULT_INDEX-1])
  default_index = RTA_GET_U16(tb[TCA_DSMARK_DEFAULT_INDEX-1]);
// 分配value和mask空间, 都是indices大小
 mask = kmalloc(indices * 2, GFP_KERNEL);
 if (mask == NULL) {
  err = -ENOMEM;
  goto errout;
 }
// 前一半空间都初始化0xff作为mask
 p->mask = mask;
 memset(p->mask, 0xff, indices);
// 后一半空间都初始化0作为value
 p->value = p->mask + indices;
 memset(p->value, 0, indices);
// 设置DSMARK参数
 p->indices = indices;
 p->default_index = default_index;
 p->set_tc_index = RTA_GET_FLAG(tb[TCA_DSMARK_SET_TC_INDEX-1]);
// 内部流控节点是一个pfifo类型的qdisc
 p->q = qdisc_create_dflt(sch->dev, &pfifo_qdisc_ops);
 if (p->q == NULL)
  p->q = &noop_qdisc;
 DPRINTK("dsmark_init: qdisc %p\n", p->q);
 err = 0;
errout:
rtattr_failure:
 return err;
}
 

5.6.3 入队
 
// 入队操作主要是生成数据包的tc_index值
static int dsmark_enqueue(struct sk_buff *skb,struct Qdisc *sch)
{
 struct dsmark_qdisc_data *p = PRIV(sch);
 int err;
 D2PRINTK("dsmark_enqueue(skb %p,sch %p,[qdisc %p])\n", skb, sch, p);
// 如果有set_tc_index标志
 if (p->set_tc_index) {
  /* FIXME: Safe with non-linear skbs? --RR */
// 提取IPv4头的TOS字段或IPv4的ds字段作为数据包的tc_index
  switch (skb->protocol) {
   case __constant_htons(ETH_P_IP):
    skb->tc_index = ipv4_get_dsfield(skb->nh.iph)
     & ~INET_ECN_MASK;
    break;
   case __constant_htons(ETH_P_IPV6):
    skb->tc_index = ipv6_get_dsfield(skb->nh.ipv6h)
     & ~INET_ECN_MASK;
    break;
   default:
    skb->tc_index = 0;
    break;
  };
 }
// 如果该数据包是由此qdisc处理
 if (TC_H_MAJ(skb->priority) == sch->handle)
// 数据包的tc_index设置为skb->priority的低16位
  skb->tc_index = TC_H_MIN(skb->priority);
 else {
// 否则调用分类规则对数据包进行分类
  struct tcf_result res;
  int result = tc_classify(skb, p->filter_list, &res);
  D2PRINTK("result %d class 0x%04x\n", result, res.classid);
// 分类结果
  switch (result) {
#ifdef CONFIG_NET_CLS_POLICE
// 丢包
   case TC_POLICE_SHOT:
    kfree_skb(skb);
    sch->qstats.drops++;
    return NET_XMIT_POLICED;
#if 0
   case TC_POLICE_RECLASSIFY:
    /* FIXME: what to do here ??? */
#endif
#endif
// 获取了新的分类值
   case TC_POLICE_OK:
    skb->tc_index = TC_H_MIN(res.classid);
    break;
// 使用缺省分类值, 如果没有设置set_tc_index标志, 也没有定义缺省索引值
// 则tc_index值不改变
   case TC_POLICE_UNSPEC:
    /* fall through */
   default:
    if (p->default_index != NO_DEFAULT_INDEX)
     skb->tc_index = p->default_index;
    break;
  };
 }
// 进行pfifo的入队操作
 err = p->q->enqueue(skb,p->q);
 if (err != NET_XMIT_SUCCESS) {
  sch->qstats.drops++;
  return err;
 }
 sch->bstats.bytes += skb->len;
 sch->bstats.packets++;
 sch->q.qlen++;
 return NET_XMIT_SUCCESS;
}

5.6.4 重入队

static int dsmark_requeue(struct sk_buff *skb,struct Qdisc *sch)
{
 struct dsmark_qdisc_data *p = PRIV(sch);
 int err;
 D2PRINTK("dsmark_requeue(skb %p,sch %p,[qdisc %p])\n", skb, sch, p);
// 就是调用pfifo的重入队操作
 err = p->q->ops->requeue(skb, p->q);
 if (err != NET_XMIT_SUCCESS) {
  sch->qstats.drops++;
  return err;
 }
 sch->q.qlen++;
 sch->qstats.requeues++;
 return NET_XMIT_SUCCESS;
}
 
5.6.5 出队

static struct sk_buff *dsmark_dequeue(struct Qdisc *sch)
{
// DSMARK私有数据
 struct dsmark_qdisc_data *p = PRIV(sch);
 struct sk_buff *skb;
 u32 index;
 D2PRINTK("dsmark_dequeue(sch %p,[qdisc %p])\n", sch, p);
// 调用pfifo的出队操作
 skb = p->q->ops->dequeue(p->q);
 if (skb == NULL)
  return NULL;
// 队列长度减
 sch->q.qlen--;
// 获取数据包索引值, 不超过(indices-1)
 index = skb->tc_index & (p->indices - 1);
 D2PRINTK("index %d->%d\n", skb->tc_index, index);
// 以下修改TPv4数据包的TOS值或IPv6的ds值
// 具体修改的值是由索引值对应的value/mask数组中的值确定的
 switch (skb->protocol) {
  case __constant_htons(ETH_P_IP):
   ipv4_change_dsfield(skb->nh.iph, p->mask[index],
         p->value[index]);
   break;
  case __constant_htons(ETH_P_IPV6):
   ipv6_change_dsfield(skb->nh.ipv6h, p->mask[index],
         p->value[index]);
   break;
  default:
   /*
    * Only complain if a change was actually attempted.
    * This way, we can send non-IP traffic through dsmark
    * and don't need yet another qdisc as a bypass.
    */
   if (p->mask[index] != 0xff || p->value[index])
    printk(KERN_WARNING "dsmark_dequeue: "
           "unsupported protocol %d\n",
           htons(skb->protocol));
   break;
 };
// 数据包返回
 return skb;
}

5.6.6 复位

static void dsmark_reset(struct Qdisc *sch)
{
 struct dsmark_qdisc_data *p = PRIV(sch);
 DPRINTK("dsmark_reset(sch %p,[qdisc %p])\n", sch, p);
// 就是调用pfifo的复位函数
 qdisc_reset(p->q);
 sch->q.qlen = 0;
}
 
5.6.7 释放

static void dsmark_destroy(struct Qdisc *sch)
{
 struct dsmark_qdisc_data *p = PRIV(sch);
 struct tcf_proto *tp;
 DPRINTK("dsmark_destroy(sch %p,[qdisc %p])\n", sch, p);
// 释放分类规则
 while (p->filter_list) {
  tp = p->filter_list;
  p->filter_list = tp->next;
  tcf_destroy(tp);
 }
// 释放pfifo
 qdisc_destroy(p->q);
// 释放mask和value, 因为mask就是动态空间头, 所以mask和value一起释放了
 kfree(p->mask);
}

5.6.8 丢包

static unsigned int dsmark_drop(struct Qdisc *sch)
{
 struct dsmark_qdisc_data *p = PRIV(sch);
 unsigned int len;
 
 DPRINTK("dsmark_reset(sch %p,[qdisc %p])\n", sch, p);
 if (p->q->ops->drop == NULL)
  return 0;
// 就是调用pfifo的drop函数
 len = p->q->ops->drop(p->q);
 if (len)
  sch->q.qlen--;
 return len;
}
 
5.6.9 输出参数
 
static int dsmark_dump(struct Qdisc *sch, struct sk_buff *skb)
{
// DSMARK私有数据
 struct dsmark_qdisc_data *p = PRIV(sch);
 struct rtattr *opts = NULL;
// 输出indices
 opts = RTA_NEST(skb, TCA_OPTIONS);
 RTA_PUT_U16(skb, TCA_DSMARK_INDICES, p->indices);
// 输出缺省索引值
 if (p->default_index != NO_DEFAULT_INDEX)
  RTA_PUT_U16(skb, TCA_DSMARK_DEFAULT_INDEX, p->default_index);
// 输出set_tc_index标志
 if (p->set_tc_index)
  RTA_PUT_FLAG(skb, TCA_DSMARK_SET_TC_INDEX);
 return RTA_NEST_END(skb, opts);
rtattr_failure:
 return RTA_NEST_CANCEL(skb, opts);
}

5.6.10 DSMARK类别操作

static int dsmark_graft(struct Qdisc *sch, unsigned long arg,
   struct Qdisc *new, struct Qdisc **old)
{
 struct dsmark_qdisc_data *p = PRIV(sch);
 DPRINTK("dsmark_graft(sch %p,[qdisc %p],new %p,old %p)\n",
  sch, p, new, old);
 if (new == NULL) {
  new = qdisc_create_dflt(sch->dev, &pfifo_qdisc_ops);
  if (new == NULL)
   new = &noop_qdisc;
 }
 sch_tree_lock(sch);
 *old = xchg(&p->q, new);
 qdisc_reset(*old);
 sch->q.qlen = 0;
 sch_tree_unlock(sch);
        return 0;
}
// 返回叶子节点的qdisc
static struct Qdisc *dsmark_leaf(struct Qdisc *sch, unsigned long arg)
{
 return PRIV(sch)->q;
}

// 获取某类别ID
static unsigned long dsmark_get(struct Qdisc *sch, u32 classid)
{
 DPRINTK("dsmark_get(sch %p,[qdisc %p],classid %x)\n",
  sch, PRIV(sch), classid);
// 就是classid的低16位加1
 return TC_H_MIN(classid) + 1;
}

// 绑定过滤器
static unsigned long dsmark_bind_filter(struct Qdisc *sch,
     unsigned long parent, u32 classid)
{
 return dsmark_get(sch, classid);
}

static void dsmark_put(struct Qdisc *sch, unsigned long cl)
{
}
// 修改dsmark参数: value/mask
static int dsmark_change(struct Qdisc *sch, u32 classid, u32 parent,
    struct rtattr **tca, unsigned long *arg)
{
// DSMARK私有数据
 struct dsmark_qdisc_data *p = PRIV(sch);
// 输入参数
 struct rtattr *opt = tca[TCA_OPTIONS-1];
// 输出参数数组
 struct rtattr *tb[TCA_DSMARK_MAX];
 int err = -EINVAL;
 u8 mask = 0;
 DPRINTK("dsmark_change(sch %p,[qdisc %p],classid %x,parent %x),"
  "arg 0x%lx\n", sch, p, classid, parent, *arg);
// 检查索引值是否合法
 if (!dsmark_valid_index(p, *arg)) {
  err = -ENOENT;
  goto rtattr_failure;
 }
// 解析opt输出到tb
 if (!opt || rtattr_parse_nested(tb, TCA_DSMARK_MAX, opt))
  goto rtattr_failure;
// 解析mask
 if (tb[TCA_DSMARK_MASK-1])
  mask = RTA_GET_U8(tb[TCA_DSMARK_MASK-1]);
// 解析value并保存到指定索引的数组项
 if (tb[TCA_DSMARK_VALUE-1])
  p->value[*arg-1] = RTA_GET_U8(tb[TCA_DSMARK_VALUE-1]);
// 保存mask到指定索引的数组项, mask为什么要解析和设置分开呢?
 if (tb[TCA_DSMARK_MASK-1])
  p->mask[*arg-1] = mask;
 err = 0;
rtattr_failure:
 return err;
}

// 清除索引值对应数组项
static int dsmark_delete(struct Qdisc *sch, unsigned long arg)
{
 struct dsmark_qdisc_data *p = PRIV(sch);
// 检查索引值是否合法
 if (!dsmark_valid_index(p, arg))
  return -EINVAL;
// 将value和mask恢复缺省值, 0/0xff 
 p->mask[arg-1] = 0xff;
 p->value[arg-1] = 0;
 return 0;
}

// 遍历
static void dsmark_walk(struct Qdisc *sch,struct qdisc_walker *walker)
{
 struct dsmark_qdisc_data *p = PRIV(sch);
 int i;
 DPRINTK("dsmark_walk(sch %p,[qdisc %p],walker %p)\n", sch, p, walker);
 if (walker->stop)
  return;
// 遍历数组
 for (i = 0; i < p->indices; i++) {
// mask=0xff和value=0的索引项没用
  if (p->mask[i] == 0xff && !p->value[i])
   goto ignore;
  if (walker->count >= walker->skip) {
// 调用相关处理函数进行处理
   if (walker->fn(sch, i+1, walker) < 0) {
    walker->stop = 1;
    break;
   }
  }
ignore:  
  walker->count++;
        }
}

// 返回过滤规则
static struct tcf_proto **dsmark_find_tcf(struct Qdisc *sch,unsigned long cl)
{
 return &PRIV(sch)->filter_list;
}

// 类别输出, 输出某索引值对应的value和mask
static int dsmark_dump_class(struct Qdisc *sch, unsigned long cl,
        struct sk_buff *skb, struct tcmsg *tcm)
{
// 私有数据
 struct dsmark_qdisc_data *p = PRIV(sch);
 struct rtattr *opts = NULL;
 DPRINTK("dsmark_dump_class(sch %p,[qdisc %p],class %ld\n", sch, p, cl);
// 检查索引值是否合法, 必须大于0, 不超过indices
 if (!dsmark_valid_index(p, cl))
  return -EINVAL;
// qdisc基本参数
 tcm->tcm_handle = TC_H_MAKE(TC_H_MAJ(sch->handle), cl-1);
 tcm->tcm_info = p->q->handle;
// 该索引位置对应的mask和value
 opts = RTA_NEST(skb, TCA_OPTIONS);
 RTA_PUT_U8(skb,TCA_DSMARK_MASK, p->mask[cl-1]);
 RTA_PUT_U8(skb,TCA_DSMARK_VALUE, p->value[cl-1]);
 return RTA_NEST_END(skb, opts);
rtattr_failure:
 return RTA_NEST_CANCEL(skb, opts);
}
 
...... 待续 ......