shell-9-函数(tc与限速实例)

此文分为两部分

1 脚本与函数

2 tc 与 htb （cbq 版这里）

一 脚本与函数

#创建函数

注意必须先定义好函数，后才能调用，所以通常将函数定义在shell脚本头部！！！

此函数定义了两个变量clasid_vlan与classid_ip 用于接受传递参数值

1. #classid 
2. tc_classid() { 
3. classid_vlan=$1 
4. classid_ip=$2 
5. if [[ "$classid_vlan" -ge "1" && "$classid_vlan" -le "9" ]];then 
6. echo $(((classid_vlan-1)*lie+(classid_ip-1))) 
7. fi 
8.  
9. if [[ "$classid_vlan" -ge "10" && "$classid_vlan" -le "49" ]];then 
10. echo "ip $classid_vlan error" 
11. fi 
12.  
13. if [[ "$classid_vlan" -ge "50" && "$classid_vlan" -le "59" ]];then 
14. echo $((($classid_vlan-41)*lie+(classid_ip-1))) 
15. fi 
16. } 

#调用函数

下面将在另一个函数tc_show()中调用了先前定义的tc_classid()函数

1. #show 
2. tc_show() { 
3. local tmp_1=$1 
4. local tmp_2=$2 
5. local tmp_3=$3 
6. local tmp_4=$4 
7. show=`tc_classid $tmp_3 $tmp_4` 
8. if ["$tmp_2"=down];then 
9. tmp_2=eth1 
10. else 
11. tmp_2=eth0 
12. fi 
13. tc class show dev $tmp_2|grep ":${show}[]" | awk'{print "speed:" $11}' 
14. echo"$tmp_1 $tmp_2 $tmp_3 $tmp_4" 
15. echo"classid:$show" 
16. } 

向函数传递参数
bash shell将函数作为小型脚本处理，函数可以使用标准参数环境变量来表示命令行传递给函数的参数！！注意，因为函数为自己的参数值使用专用的参数环境变量，所以函数无法从脚本命令行直接访问脚本参数值，也就是说函数不识别运行脚本时后面附带的参数值。如果要调用 则可以将脚本的参数赋值给函数中的局部变量，例如

local tmp_1=$1 
local tmp_2=$2 
local tmp_3=$3 
local tmp_4=$4

#tc classid 传递两个参数 $tmp_3 与 $tmp_4 ，如下

show=`tc_classid $tmp_3 $tmp_4` 

函数返回值
bash shell将函数看成小型脚本，并以退出状态结束，我们可以通过$?查看三种不同的退出状态,如果不使用return 来指定返回值，则以最后一个执行的命令退出状态为返回值，从这点我们发现函数的默认退出状态是不可靠的！所以我们可以

使用return 来返回函数值；还可以使用函数输出，对于命令输出可以捕获并存放到shell变量中，函数的输出也可以捕获并放到shell变量中！

这里使用反引号show=`tc_classid $tmp_3 $tmp_4`来包围函数及其传递的参数，是为了将函数返回值赋值给变量 $show

函数中的变量
这里要提及一个作用域的概念，表示说变量的可见区域。函数内定义的变量和普通变量有不同的作用域，脚本外部定义的变量要覆盖函数内定义的变量。函数使用两个类型的变量：
全局变量：是shell脚本内处处有效的变量，默认情况下脚本中定义的变量都是全局变量，而默认定义的变量在函数内部也可以正常访问的
局部变量：使用local定义作用与函数内部的，比如上边的local tmp_1=$1

#函数库共享函数

cat /etc/init.d/network | grep -i 'functions'
. ./network-function

脚本 /etc/init.d/network 通过 . ./network-function 函数库 

../点符号符来使得脚本能以调用库文件的函数,同理我们也可以定义自己的函数库文件

#完整脚本

1. #!/bin/bash 
2. #tc htb  
3. #20110927 by dongnan ver0.2 
4.  
5. #variables 
6. vlan=59 
7. ip=254 
8. ip_duan=10.0 
9. num=0 
10. # 
11. down_dev=eth1 
12. up_dev=eth0 
13. # 
14. lie=253 
15. vip_download=1600Kbit 
16. vip_upload=1600Kbit 
17. # 
18. iptables=/sbin/iptables
19. tc=/sbin/tc
    
20.  
21. #function 
22.  
23. #classid 
24. tc_classid() { 
25. classid_vlan=$1 
26. classid_ip=$2 
27. if [[ "$classid_vlan" -ge "1" && "$classid_vlan" -le "9" ]];then 
28.    echo $(((classid_vlan-1)*lie+(classid_ip-1))) 
29. fi 
30.  
31. if [[ "$classid_vlan" -ge "10" && "$classid_vlan" -le "49" ]];then 
32.    echo "ip $classid_vlan error" 
33. fi 
34.  
35. if [[ "$classid_vlan" -ge "50" && "$classid_vlan" -le "59" ]];then 
36.    echo $((($classid_vlan-41)*lie+(classid_ip-1))) 
37. fi 
38. } 
39.  
40. #show 
41. tc_show() { 
42. local tmp_1=$1 
43. local tmp_2=$2 
44. local tmp_3=$3 
45. local tmp_4=$4 
46. show=`tc_classid $tmp_3 $tmp_4`   
47. if [ "$tmp_2" = down ];then 
48.     tmp_2=eth1 
49. else 
50.     tmp_2=eth0 
51. fi 
52. tc class show dev $tmp_2 | grep ":${show}[ ]" | awk '{print "speed:" $11}' 
53. echo "$tmp_1 $tmp_2 $tmp_3 $tmp_4" 
54. echo "classid:$show" 
55. } 
56.  
57. #change 
58. tc_change() { 
59. local tmp_1=$1 
60. local tmp_2=$2 
61. local tmp_3=$3 
62. local tmp_4=$4 
63. local tmp_5=$5 
64. show=`tc_classid $tmp_3 $tmp_4`   
65. echo "$tmp_1 $tmp_2 $tmp_3 $tmp_4 $tmp_5" 
66. echo $show 
67. # 
    
68. if [ "$tmp_2" = "dual" ];then 
69.     tc class change dev $down_dev parent 1:9999 classid 1:$show htb rate $vip_download ceil $vip_downlad burst 20kb 
70.     tc class change dev $up_dev parent 2:9999 classid 2:$show htb rate $vip_upload ceil $vip_upload burst 20kb 
    
71. fi 
72.  
73. if [ "$tmp_2" = "down" ];then 
74.     tc class change dev $down_dev parent 1:9999 classid 1:$show htb rate $tmp_5 ceil $tmp_5 burst 20kb 
    
75. fi 
76.  
77. if [ "$tmp_2" = "up" ];then 
78.     tc class change dev $up_dev parent 2:9999 classid 2:$show htb rate $tmp_5 ceil $tmp_5 burst 20kb 
79. fi 
80.  
81. } 
82.  
83. #clear 
84. tc_clear() { 
85.     tc qdisc del dev $down_dev root handle 1: 
86.     tc qdisc del dev $up_dev root handle 2: 
87. } 
88.  
89. #start 
90. tc_start() { 
91. #root handle|parent class  
92. tc qdisc add dev $down_dev root handle 1: htb 
93. tc class add dev $down_dev parent 1: classid 1:9999 htb rate 25Mbit 
94. tc qdisc add dev $up_dev root handle 2: htb 
95. tc class add dev $up_dev parent 2: classid 2:9999 htb rate 25Mbit 
96.  
97. #class 
98. for((i=1;i<=$vlan;i++));do 
99.     if [ "$i" -ge "10" -a "$i" -le "49" ];then 
100.         continue 
101.     fi 
102.     #echo $i 
103.     for((k=2;k<=ip;++k));do 
104.     ((num++)) 
105.     echo "\$classid is $num" 
106.     #echo "\$vlan is $vlan" 
107.     #echo "\$ip is 10.0.$i.$k" 
108.  
109. #down-eth1 
110. tc class add dev $down_dev parent 1:9999 classid 1:$num htb rate 800Kbit ceil 900Kbit burst 15k 
111. tc qdisc add dev $down_dev parent 1:$num sfq quantum 1514b perturb 10 
112. tc filter add dev $down_dev protocol ip parent 1: prio 1 u32 match ip dst "$ip_duan.$i.$k" flowid 1:$num 
113. #up-eth0 
114. tc class add dev $up_dev parent 2:9999 classid 2:$num htb rate 800Kbit ceil 1600Kbit burst 10k 
115. tc qdisc add dev $up_dev parent 2:$num sfq quantum 1514b perturb 10 
116. tc filter add dev $up_dev parent 2: protocol ip prio 10 handle $num fw classid 2:$num 
117. #up-eth0-iptables_mark 
118. iptables -t mangle -A PREROUTING -i $down_dev -s "$ip_duan.$i.$k" -j MARK --set-mark $num 
119.  
120.     done 
121. done 
122. } 
123.  
124. #main 
125.  
126. case "$1" in 
127.    start) 
128.        echo "start!" 
129.        tc_start 
130.        exit 0 
131.        ;; 
132.    clear) 
133.        echo "clear!" 
134.        tc_clear 
135.        exit 0 
136.        ;; 
137.    change) 
138.        echo "change!" 
139.        if [ $# -eq 1 -o $# -lt 5 ];then 
140.           echo $? 
141.       echo "Usage: $0 change arg1(type) arg2(vlan) arg3(ip_end) arg4(bandwidth)" 
142.           echo "Usage: $0 change down 1 100 800Kbit" 
143.           echo "Usage: $0 change up 1 199 800Kbit" 
144.           exit 1 
145.       else 
146.           tc_change $1 $2 $3 $4 $5 
147.           exit 0 
148.        fi 
149.        ;; 
150.    show) 
151.       echo "show!" 
152.       if [ $# -eq 1 -o $# -lt 4 ];then 
153.       echo "Usage: $0 show arg1(type) arg2(vlan) arg3(ip_end)" 
154.           echo "Usage: $0 show down 1 100 || show up 1 199" 
155.           exit 1 
156.       else 
157.           tc_show $1 $2 $3 $4 
158.       fi 
159.       ;; 
160.     *) 
161.        echo "Usage: $0 {start|clear|change|show}" 
162.        exit 1 
163. esac 

二 tc 与 htb

使用tc之前，请记住以下几条！

0 队列分为有类队列和无类队列

1 每个网卡只能有一种队列，比如cbq htb 或者pfifo_fast, tbf，sfq 前两个为有类队列，后三个为无类队列

2 队列里必须要有一个父类

3 队列里可以有多个子类，每个子类可以制定相应队列规则

4 无论是队列，还是class和filter都有ID，队列最大Classid 数量9999个超过则报错，这其中包含父类与子类

5 利用队列我们只能对对网卡发送的数据进行控制，这也是为什么要在两个网卡上做流量控制，外网卡(eth0)做上行控制，内网卡(eth1)做下行控制！

6 如果要根据ip地址控制内网带宽，则必须能够在瓶颈处控制，也就是数据包必须经过网关，而且要使用过滤器比如u32!

概念

TC为TrafficControl的缩写,我们可以通过配置TC HTB规则来实现流量控制.
TC规则涉及到队列(queue),分类器(class)和过滤器(filter)三个概念.

队列(queue)用来实现控制网络的收发速度.通过队列,linux可以将网络数据包缓存起来,然后根据用户的设置,在尽量不中断连接(如TCP)的前提下来平滑网络流量.需要注意的是，linux对接收队列的控制不够好，所以我们一般只用发送队列，即“控发不控收”。

分类器(class)用来表示控制策略.很显然,很多时候,我们很可能要对不同的IP实行不同的流量控制策略,这时候我们就得用不同的class来表示不同的控制策略了.

过滤器(filter)用来将用户划入到具体的控制策略中(即不同的class中).正如前述,我们要对A,B两个IP实行不同的控制策略(C,D),这时,我们可 用filter将A划入到控制策略C，将B划入到控制策略D，filter划分的标志位可用u32打标功能或IPtables的set-mark功能来实现。

应用场景

1 网关上控制内网带宽，上面的脚本其实就是以下几句tc命令为基础的！

eth0 外网卡

1. #创建根队列

2. tc qdisc add dev eth1 root handle 1: htb 

3. #创建父类

4. tc class add dev eth1 parent 1: classid 1:9999 htb rate 30Mbit
   

5. #创建子类
   

6. tc class add dev eth1 parent 1:9999 classid 1:1 htb rate 512Kbit ceil 400Kbit 

7. #创建过滤器

8. tc filter add dev eth1 protocol ip parent 1: prio 1 u32 match ip dst 10.0.5.82 flowid 1:1 

9. #更改子类规则

10. tc class change dev eth1 parent 1:9999 classid 1346 htb rate 1200Kbit ceil 1200Kbit 

eth1 内网卡

1. #与上边基本相同，不同处为dev eth0,fiter规则不同
   

2. tc qdisc add dev eth0 root handle 2: htb 
3. tc class add dev eth0 parent 2: classid 2:9999 htb rate 30Mbit 
4. tc class add dev eth0 parent 2:9999 classid 2:1 htb rate 512Kbit ceil 400Kbit 
5. tc filter add dev eth0 parent 2: protocol ip prio 10 handle 2:1 fw classid 2:1
   
6. iptables -t mangle -A PREROUTING -i eth1 -s 10.0.5.82 -j MARK --set-mark $num 

2 服务器上限制某个服务使用的带宽，比如http 80 端口

1. tc qdisc add dev eth1 root handle 1: htb default 30 
2. tc class add dev eth1 parent 1: classid 1:1 htb rate 6mbit burst 15k 
3. tc class add dev eth1 parent 1:1 classid 1:10 htb rate 5mbit burst 15k 
4. tc class add dev eth1 parent 1:1 classid 1:20 htb rate 1mbit ceil 6mbit burst 15k 
5. tc class add dev eth1 parent 1:1 classid 1:30 htb rate 1kbit ceil 6mbit burst 15k 
6. tc qdisc add dev eth1 parent 1:10 handle 10: sfq perturb 10 
7. tc qdisc add dev eth1 parent 1:20 handle 20: sfq perturb 10 
8. tc qdisc add dev eth1 parent 1:30 handle 30: sfq perturb 10 
9.  
10. tc filter add dev eth1 protocol ip parent 1:0 prio 1 u32 match ip sport 80 0xffff flowid 1:10 
11. tc filter add dev eth1 protocol ip parent 1:0 prio 1 u32 match ip sport 22 0xffff flowid 1:20 

队列规定:根、句柄、父辈和兄弟

每块网卡都有一个出口“根队列规定”(root),缺省情况下是 pfifo_fast 队列

队列规定。每个队列规定都指定一个句柄(handle),以便以后的配置语句能够引用这个队列规定。
队列规定的句柄有两个部分:一个主号码和一个次号码。习惯上把根队列规定称为“1:”,等价于“1:0”。队列规定的次号码永远是 0。类的主号码必须与它们父辈的主号码一致。

（default 30）表示当某个ip流不满足任何已设定的filter规则时,将自动归入class 30中.

HTB(Hierarchical Token Bucket, 分层的令牌桶)
HTB 就象 CBQ 一样工作,但是并不靠计算闲置时间来整形。它是一个分类的令
牌桶过滤器。它只有很少的参数
 

SFQ(Stochastic Fairness Queueing,随机公平队列)是公平队列算法家族中的一个
简单实现。它的精确性不如其它的方法,但是它在实现高度公平的同时,需要的
计算量却很少。
perturb
多少秒后重新配置一次散列算法。如果取消设置,散列算法将永远不会重新配置(不建议这样做)；10 秒应该是一个合适的值

quantum
一个流至少要传输多少字节后才切换到下一个队列。却省设置为一个最大包的长度(MTU 的大小)。不要设置这个数值低于 MTU!

rate是指在带宽紧张的情况下的最大网络速度,当带宽空闲时,class可通过向其兄弟借用带宽而达到ceil大的网络速度,注意,借用表兄弟之间也可借用带框.prio用来指示借用带宽时的竞争力,prio越小,优先级越高,竞争力越强.

man tc

1. Usage: ... qdisc add ... htb [default N] [r2q N] 
2.  default  minor id of class to which unclassified packets are sent {0}  
3. r2q      DRR quantums are computed as rate in Bps/r2q {10} 
4. debug    string of 16 numbers each 0-3 {0}  
5.  
6. ... class add ... htb rate R1 [burst B1] [mpu B] [overhead O] 
7. [prio P] [slot S] [pslot PS]  
8. [ceil R2] [cburst B2] [mtu MTU] [quantum Q] 
9. rate     rate allocated to this class (class can still borrow) 
10.  burst    max bytes burst which can be accumulated during idle period {computed} 
11. mpu      minimum packet size used in rate computations 
12. overhead per-packet size overhead used in rate computations 
13. ceil     definite upper class rate (no borrows) {rate} 
14.  cburst   burst but for ceil {computed} 
15. mtu      max packet size we create rate map for {1600} 
16. prio     priority of leaf; lower are served first {0}  
17. quantum  how much bytes to serve from leaf at once {use r2q} 

#update 20121008

脚本

本文转自 dongnan 51CTO博客，原文链接：http://blog.51cto.com/dngood/673728