轉貼自：http://b2d.phc.edu.tw/modules/tadbook2/view.php?book_sn=5&bdsn=761
這一篇由linux_xp兄(於PCZONE 論壇)上所發表。
Coyote Linux 頻寬管制 (QoS) 設定教學
前言：
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此篇教學以 Coyote Linux 軟件路由器為範例系統
演示如何以 tc 指令設定 QoS 頻寬管制
由於 Coyote Linux，即是精簡型 Linux
所以此篇 Linux QoS 設定原理，亦適用任何 Linux distro 發行版
以下教學內容會有點複雜，但完成的效果，可以媲美一台幾萬元的硬件路由器，物超所值。
名詞解釋：
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QoS (Quality of Service)：網絡服務質量保證，俗稱的頻寬管制。
隊列規則 (qdisc)：
隊列 (Queue) 是網卡存放外送封包的地方
可以想像成是高速公路的網關管制
如同網關管制是用來管制高速公路(網絡)的車流量(封包流量)
隊列規則就是用來管制網絡流量的規則
若沒有設定，預設的規則是 FIFO (First In First Out，先進先出) ，意即完全無管制。
Linux QoS 的隊列規則有兩種：CBQ，HTB
CBQ (Class Based Queueing) 的設定比較複雜，但可設定的東西較多，彈性較大
HTB (Hierarchy Token Bucket) 是 CBQ 的改良版 ，設定較精簡，效能也比 CBQ 來的好
此篇教學，以 HTB 為主。
類別 (class)：
類別是一個集合，舉例要把頻寬分成：看網頁類，玩在線遊戲類，P2P 下載類….等等
P2P 下載類：不需要實時反應，所以給予最少的頻寬，最低的優先權
看網頁類：頻寬大一點，才不會等到睡著，但優先權用普通的即可
玩在線遊戲類：玩在線遊戲最怕的就是和人 PK 時網絡 LAG，LAG 一下可能就輸了，所以優先權要最高，這是無庸置疑的
過濾器：
檢查封包該屬於哪個類別，並給予歸類的東西，稱作過濾器。
Linux QoS 過濾器有兩種：u32，fw
u32： 設定比較複雜，需懂封包結構，才有辦法設定
fw：fw 是靠 iptables 給封包貼標籤，設定比較簡單
此篇教學，以 fw 為主。
iptables 指令：
Linux 負責防火牆功能的，是一個叫 NetFilter 的模塊，而 iptables 就是用來設定 NetFilter 模塊的指令。
tc 指令：
Linux 負責QoS (頻寬管制) 功能的，是一個叫 Traffic Control 的模塊，而 tc 就是用來設定 Traffic Control 模塊的指令。
shell script：
俗稱腳本文件(劇本)，Linux 操作系統會依照裡面的內容，逐行執行程序
類似 windows 下的 .bat 自動批次文件，但 shell script 功能比較強
在設定 QoS 的時候，往往要打上幾十行的指令
但是打了這一大堆東西，重開機之後就會消失
所以要把這些指令，編輯成一個腳本文件，讓計算機一開機就執行。
教學開始 ↓
規劃篇： (分配頻寬，定義類別)
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由於 QoS 要先計算出整體頻寬，給予分配，才有辦法設定
所以在設定之前，必須先進行規劃的前置作業
導讀：
講解「類別」原理的部份，因為較深入可能會比較煩，可省略跳過
最重要的部分，是要完成那個頻寬計算分配表，因為底下實作時必須填入分配的數字。
此次教學示範的網絡架構如上
對外網卡：eth1
對內網卡：eth0
將分配頻寬給三台 PC 計算機
每台計算機可以得到各自的保證的頻寬，以及可借用的最大頻寬
另有一台 服務器，上面有 web、e-mail、dns 三個服務
近來利用 ADSL 在家裡架設服務器的人數也有增多的趨勢
故此次教學，也示範如何管制服務器的頻寬
default (預設) 類別
指如果封包不屬於那三台計算機，也不屬於服務器，則歸類於 default 類別，進行頻寬控管
具體來說，此種情況就是筆記型計算機，PDA，PSP掌上遊戲機……. 等等之類，有使用到網絡頻寬的設備
首先，第一步要計算出「合理的頻寬分配」
分配頻寬，就像在分家產一樣，務必公平合理，否則 QoS 便無法運作，或者無法達到預期的效果
請拿出紙、筆、計算器，或者利用電子錶格軟件，進行計算
此次的範例是 ADSL 2M/512K
HTB 隊列規則用的是 KByte/s ，所以要先換算
ADSL 的頻寬單位，是 bps (bits per second)
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8 bps = 1 Byte/s
下載 2Mbps = 256 KB/s
上傳 512Kbps = 64 KB/s
保證下載，保證上傳：是手動填入的數字
「保證」指的是無論如何，別的「類別」都不能來搶這個頻寬
這個值不宜設太大，因為還可以借用頻寬，且保證設太大，整體頻寬都用完了，就失去意義了
一般建議值是每台計算機的保證上傳，最少要有 32Kbps = 4KB/s
其餘數值，是公式計算所得，計算方式如下：
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賸餘頻寬 (可借用的頻寬量) = 總頻寬 – 保證頻寬總和
最大下載 = 保證下載 + 下載賸餘頻寬
最大上傳 = 保證上傳 + 上傳賸餘頻寬
最大下載，最大上傳：亦可填入固定數字
「最大」指的是無論如何，該「類別」能使用的頻寬不會超過這個數字
優先權：指誰可以有較大權力搶用賸餘頻寬，由 0 開始的整數，數字愈小，優先權愈高，0 為最高優先權。
以上表的例子來說
192.168.1.1 這台計算機是筆者所用，俗話說肥水不落外人田，當然優先權為 0 最高
其餘計算機設 1，優先權普通，但若有特別的下載狂，可考慮降低他的優先權
至於服務器的 http、smtp、dns 等對外的服務，服務的是外面的人
優先權可設小一點，以不干擾自己內部的人使用網絡為原則
Linux QoS 有三要素：隊列規則、類別、過濾器
完成了這三項的設定，也就完成了 Linux QoS 的設定
在計算分配好頻寬表的前置作業之後，接著要做的事，是規劃「類別」
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Q.為什麼「類別」規劃，會分成 下載、上傳 兩部份？
前面提到「隊列」是網卡存放外送封包的地方，故「隊列規則」也只能管制外送的封包
『Linux Advanced Routing & Traffic Control HOWTO’文件
用一個生動的比喻，來解釋這種情況：
“我們只能規定自己寫多少信給別人，無法限制每天會有多少人寫信給我們”
簡單的說，Linux QoS 只能管制網卡往外傳送的流量
不過這並不是說 Linux QoS 只能管制上傳
因 NAT 主機上，會有兩片網卡
「對外網卡」往外傳送，稱之為：上傳
「對內網卡」往外傳送，稱之為：下載
所以若要同時進行 上傳/下載 的雙向管制，必要條件為兩片網卡
整個 Qos 的設定，亦會分成兩部分，上傳 和 下載
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類別規劃圖，看起來像一張樹形圖
實體網卡的隊列規則，稱作「根」隊列規則
其下的類別，就像葉子一樣，又稱「葉類別」
而最末尾的「葉類別」，必須帶有「葉隊列規則」
您可能會注意到，每個「隊列規則」、「類別」都有編號
這是因為待會實作下指令時，必須用到
編號中的冒號為必須
「隊列規則」只有冒號左邊有數字
「葉類別」冒號左邊數字是指掛在哪個「根隊列規則」，右邊則是「葉類別」的編號
編號是隨人高興取的，但習慣上，會有一些固定的取法
「根隊列規則」會取編號 10:
第 1 層，第 1 個「葉類別」，取編號 10:1
第 2 層，第 1 個「葉類別」，取編號 10:10
第 2 層，第 2 個「葉類別」，取編號 10:20 ……….以此類推
最末尾的「葉隊列規則」，取編號 101: 、102: ……以此類推
此範例圖，是只有二層架構的樹形圖
實際上，Linux QoS 的類別規劃，最多可以到八層，應用在規劃網段的頻寬管制
但一般用途，規劃到二層即夠使用，故不再做多層規劃的範例
若對多層規劃有興趣，請參考 Linux QoS 相關書籍
類別規劃圖，可畫也可不畫
畫出來的話，可以幫助 QoS 設定更容易瞭解
不過下面的實作教學，將會提供參考用原始碼，小部份修改後，直接套用即可 ^^
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實作篇： (開始實際設定 Linux QoS )
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實作篇，將開始用 tc 指令，和 iptables 指令，撰寫 shell script，實現 Linux QoS
原理講解的部份，由於上面規劃篇的時候，已經差不多都講解完了
再者指令的語法是變化多端的，礙於篇幅
因此底下實作篇將不做任何原理方面的講解
改以直接秀出參考用原始碼的方法，小部分修改後，套用即可
Coyote 自定義 QoS 設定步驟：(看圖說故事)
STEP.1
STEP.2
STEP.3
STEP.4
STEP.5
STEP.6
STEP.7
基本說明：
1.凡是以 # 符號開頭，代表該行為批註，不會被系統執行
2.第一行的 #!/bin/sh 為 shell script 必要語法，不可刪除
3.Coyote 不支持 Big5 繁體中文，所以繁體中文批註貼上後會變成亂碼，是正常的
4.若要顯示繁體中文批註，需轉碼成 UTF-8 (無 BOM格式)
tc 指令 ( /etc/rc.d/rc.local ) ：
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#!/bin/sh
#
# Coyote local command init script
# 清除 eth1 所有隊列規則
tc qdisc del dev eth1 root 2>/dev/null
# 定義最頂層(根)隊列規則，並指定 default 類別編號
tc qdisc add dev eth1 root handle 10: htb default 70
# 定義第一層的 10:1 類別 (總頻寬)
tc class add dev eth1 parent 10: classid 10:1 htb rate 64kbps ceil 64kbps
# 定義第二層葉類別
# rate 保證頻寬，ceil 最大頻寬，prio 優先權
tc class add dev eth1 parent 10:1 classid 10:10 htb rate 2kbps ceil 4kbps prio 2
tc class add dev eth1 parent 10:1 classid 10:20 htb rate 2kbps ceil 4kbps prio 2
tc class add dev eth1 parent 10:1 classid 10:30 htb rate 32kbps ceil 40kbps prio 3
tc class add dev eth1 parent 10:1 classid 10:40 htb rate 8kbps ceil 16kbps prio 0
tc class add dev eth1 parent 10:1 classid 10:50 htb rate 4kbps ceil 12kbps prio 1
tc class add dev eth1 parent 10:1 classid 10:60 htb rate 4kbps ceil 12kbps prio 1
tc class add dev eth1 parent 10:1 classid 10:70 htb rate 4kbps ceil 12kbps prio 1
# 定義各葉類別的隊列規則
# parent 類別編號，handle 葉類別隊列規則編號
# 由於採用 fw 過濾器，所以此處使用 pfifo 的隊列規則即可
tc qdisc add dev eth1 parent 10:10 handle 101: pfifo
tc qdisc add dev eth1 parent 10:20 handle 102: pfifo
tc qdisc add dev eth1 parent 10:30 handle 103: pfifo
tc qdisc add dev eth1 parent 10:40 handle 104: pfifo
tc qdisc add dev eth1 parent 10:50 handle 105: pfifo
tc qdisc add dev eth1 parent 10:60 handle 106: pfifo
tc qdisc add dev eth1 parent 10:70 handle 107: pfifo
# 設定過濾器
# 指定貼有 10 標籤 (handle) 的封包，歸類到 10:10 類別，以此類推
tc filter add dev eth1 parent 10: protocol ip prio 100 handle 10 fw classid 10:10
tc filter add dev eth1 parent 10: protocol ip prio 100 handle 20 fw classid 10:20
tc filter add dev eth1 parent 10: protocol ip prio 100 handle 30 fw classid 10:30
tc filter add dev eth1 parent 10: protocol ip prio 100 handle 40 fw classid 10:40
tc filter add dev eth1 parent 10: protocol ip prio 100 handle 50 fw classid 10:50
tc filter add dev eth1 parent 10: protocol ip prio 100 handle 60 fw classid 10:60
tc filter add dev eth1 parent 10: protocol ip prio 100 handle 70 fw classid 10:70
# QoS eth0 下載方面
#
# 清除 eth0所有隊列規則
tc qdisc del dev eth0 root 2>/dev/null
# 定義最頂層(根)隊列規則，並指定 default 類別編號
tc qdisc add dev eth0 root handle 10: htb default 70
# 定義第一層的 10:1 類別 (總頻寬)
tc class add dev eth0 parent 10: classid 10:1 htb rate 256kbps ceil 256kbps
# 定義第二層葉類別
# rate 保證頻寬，ceil 最大頻寬，prio 優先權
tc class add dev eth0 parent 10:1 classid 10:10 htb rate 2kbps ceil 32kbps prio 2
tc class add dev eth0 parent 10:1 classid 10:20 htb rate 2kbps ceil 32kbps prio 2
tc class add dev eth0 parent 10:1 classid 10:30 htb rate 32kbps ceil 212kbps prio 3
tc class add dev eth0 parent 10:1 classid 10:40 htb rate 16kbps ceil 196kbps prio 0
tc class add dev eth0 parent 10:1 classid 10:50 htb rate 8kbps ceil 188kbps prio 1
tc class add dev eth0 parent 10:1 classid 10:60 htb rate 8kbps ceil 188kbps prio 1
tc class add dev eth0 parent 10:1 classid 10:70 htb rate 8kbps ceil 188kbps prio 1
# 定義各葉類別的隊列規則
# parent 類別編號，handle 葉類別隊列規則編號
tc qdisc add dev eth0 parent 10:10 handle 101: pfifo
tc qdisc add dev eth0 parent 10:20 handle 102: pfifo
tc qdisc add dev eth0 parent 10:30 handle 103: pfifo
tc qdisc add dev eth0 parent 10:40 handle 104: pfifo
tc qdisc add dev eth0 parent 10:50 handle 105: pfifo
tc qdisc add dev eth0 parent 10:60 handle 106: pfifo
tc qdisc add dev eth0 parent 10:70 handle 107: pfifo
# 設定過濾器
tc filter add dev eth0 parent 10: protocol ip prio 100 handle 10 fw classid 10:10
tc filter add dev eth0 parent 10: protocol ip prio 100 handle 20 fw classid 10:20
tc filter add dev eth0 parent 10: protocol ip prio 100 handle 30 fw classid 10:30
tc filter add dev eth0 parent 10: protocol ip prio 100 handle 40 fw classid 10:40
tc filter add dev eth0 parent 10: protocol ip prio 100 handle 50 fw classid 10:50
tc filter add dev eth0 parent 10: protocol ip prio 100 handle 60 fw classid 10:60
tc filter add dev eth0 parent 10: protocol ip prio 100 handle 70 fw classid 10:70
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說明：
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這邊的 eh1 是對外網卡，eth0 是對內網卡
若與您的實際環境不同，請自行修改
主要過程：
1.清除網卡上的所有隊列規則 (不論有或沒有)
2.定義網卡的隊列規則
3.定義各類別
4.定義各類別的隊列規則
5.定義過濾器
rate 後面的數字：保證頻寬
ceil 後面的數字：最大頻寬
單位只有：KByte/s ，不過上面要寫 kbps，因為這是 HTB 的規定語法
prio 後面的數字：優先權，數字愈低愈高，0最大
classid 後面的編號：完整類別編號
parent 後面的編號：父類別，或者隊列規則，亦即該項目上一層的對象
這裡列出了 7 個類別，可以自行新增或減少
default 類別，可有可無
較嚴謹的頻寬管制，可取消 default 類別，以避免內部有人鑽漏洞
一般情況，則建議設 default 比較好
注1：可參考前面的「類別規劃示意圖」，比較容易瞭解此處的設定用意
注2：這段參考用原始碼，只是一個範例，必須修改後，才能符合您的環境
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# uploads
# 設定上傳方面，先利用 iptables 給封包貼標籤，再交由 fw 過濾器進行過濾
iptables -t mangle -A PREROUTING -s 192.168.1.6 -m layer7 –l7proto dns -j MARK –set-mark 10
iptables -t mangle -A PREROUTING -s 192.168.1.6 -m layer7 –l7proto smtp -j MARK –set-mark 20
iptables -t mangle -A PREROUTING -s 192.168.1.6 -m layer7 –l7proto http -j MARK –set-mark 30
iptables -t mangle -A PREROUTING -s 192.168.1.1 -j MARK –set-mark 40
iptables -t mangle -A PREROUTING -s 192.168.1.2 -j MARK –set-mark 50
iptables -t mangle -A PREROUTING -s 192.168.1.3 -j MARK –set-mark 60
# downloads
# 下載方面
iptables -t mangle -A POSTROUTING -d 192.168.1.6 -m layer7 –l7proto dns -j MARK –set-mark 10
iptables -t mangle -A POSTROUTING -d 192.168.1.6 -m layer7 –l7proto smtp -j MARK –set-mark 20
iptables -t mangle -A POSTROUTING -d 192.168.1.6 -m layer7 –l7proto http -j MARK –set-mark 30
iptables -t mangle -A POSTROUTING -d 192.168.1.1 -j MARK –set-mark 40
iptables -t mangle -A POSTROUTING -d 192.168.1.2 -j MARK –set-mark 50
iptables -t mangle -A POSTROUTING -d 192.168.1.3 -j MARK –set-mark 60
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說明：
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iptables 會去檢查封包，看它來自哪裡，或者 Layer-7 協議是哪種的 ，然後貼上標籤
之後 fw 過濾器，會依照卷標上的數字，來給封包歸類別
IP：計算機的 IP
Layer-7 協定種類：
此部份是採用 l7-filter 直接做過濾，例如：dns,smtp,http
P2P 下載的封包，也可以管制
l7-filter 詳細用法請參考 Coyote 的教學文章，補充說明
mark 後面的數字：「類別」的編號
註：這段參考用原始碼，只是一個範例，必須修改後，才能符合您的環境
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Linux QoS 設定，看似複雜，然其實可以做到非常彈性化 (可程序化)
其效能是取決 CPU、RAM、網卡芯片，可由使用者自行決定組裝等級
若使用高等配備，並不會輸給一台幾萬元的昂貴硬件路由器
且在價格上，更具優勢
昔日網絡上的中文 Linux QoS 數據，非常稀少
即使是現在，雖然市面上已有幾本 Linux QoS 相關中文書籍了
但網絡上的 Linux QoS 的中文討論，仍是寥寥可數
故小弟今日貼此一篇，望能拋磚引玉之效，開創 Linux QoS 風潮
Linux QoS 的技術
基礎的像此篇管制小型網絡頻寬之應用
進階的可以配合 l7-filter 做 service 的頻寬管制
到深入一點，複雜一點的
更可以藉由 iproute2 多重路由，達到多WAN的架構
