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Linux 2.4.x 网络协议栈QoS模块(TC)的设计与实现

作者：祝顺民 (getmoon@163.com) 来源：发表时间：2006-03-02 浏览次数：字号：大 中 小

isc) { ………….. for (prio=0; prio < 3; prio++) skb_queue_purge(list+prio); /*释放3个优先级队列中的所有数据包*/ ………….. }

在数据包发送的时候会调用Qdisc->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）。


int dev_queue_xmit(struct sk_buff *skb)
{
……………….
    q = dev->qdisc;
    if (q->enqueue) {
	   /* 对应于pfifo_fast_enqueue 函数*/
        int ret = q->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;
    }
……………
}

入队列函数pfifo_fast_enqueue：


static int
pfifo_fast_enqueue(struct sk_buff *skb, struct Qdisc* qdisc)
{
…………..
	list = ((struct sk_buff_head*)qdisc->data) +
		prio2band[skb->priority&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->qlen <= skb->dev->tx_queue_len) {
		__skb_queue_tail(list, skb);	/*将数据包放入队列的尾部*/
		qdisc->q.qlen++;
		return 0;
	}
……………..
}

在数据包放入队列之后，调用qdisc_run来发送数据包。


static inline void qdisc_run(struct net_device *dev)
{
	while (!netif_queue_stopped(dev) &&
	       qdisc_restart(dev)<0)
		/* NOTHING */;
}

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->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。


static struct sk_buff *
pfifo_fast_dequeue(struct Qdisc* qdisc)
{
…………..
	for (prio = 0; prio < 3; prio++, list++) {
		skb = __skb_dequeue(list);
		if (skb) {
			qdisc->q.qlen--;
			return skb;
		}
	}
……………….
}

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。

requeue函数重新将数据包压入相应优先级队列的头部。


static int
pfifo_fast_requeue(struct sk_buff *skb, struct Qdisc* qdisc)
{
	struct sk_buff_head *list;

	list = ((struct sk_buff_head*)qdisc->data) +
		prio2band[skb->priority&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->q.qlen++;
	return 0;
}

总结：

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。

参考文献：

（1） linux 2.4.0 内核源代码。

作者简介：

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http://www.linuxforum.net/的内核板块。希望于爱好者们共同探讨。email:getmoon@163.com