Linux TC

강윤경·2022년 7월 28일
TCTraffic Controllinux
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  • 리눅스에서 트래픽 컨트롤 기능을 제공하는 도구

  • 사용자로 하여금 네트워크의 Queue와 Queuing 매커니즘을 제어 할 수 있도록 하는 도구

  • Traffic Control는 일반적으로 FIFO 를 사용

  • TC는 인터페이스의 패킷 Input과 Output에서 패킷의 송수신 속도와 순서를 결정 가능

  • qdisc는 단순한 FIFO 큐로 인위적인 패킷 유실, 패킷 지연, 전송 속도 제한 등 조절 가능

  • 총 대역폭 제한 : TBF, HTB with child class

  • 특정 사용자, 서비스 또는 client의 대역폭 제한 : HTB classes / classifying with filter

  • 비대칭 링크에서 TCP 처리량 극대화, ACK 패킷의 전송 우선순위 지정

  • 네트워크 리소스를 보다 균등하게 분배 가능

  • Queue는 스케줄링 핵심 개념으로 처리되기를 기다리는 작업 혹은 서비스 포함

    • 네트워크에서 큐는 패킷이 서비스에 의해 전송되기를 기다리는 장소
    • 어떠한 메커니즘(패킷을 지연시키거나 재배열하거나 삭제 혹은 여러 대기열에서 패킷의 우선 순위를 정하는 것)이 없으면, 큐는 트래픽 제어에 의해 아무것도 하지 않는다.
    • #flow : 호스트간 연결 또는 대화
    • TC매커니즘은 트래픽을 클래스로 집계하고 flow class도 트랙픽을 분리

  • Tocken Bucket

    • 큐에서 제어속도를 제어하기 위해 구현한 방법
    • 각 항목이 대기열에서 제외될 때, 대기열에서 삭제 된 패킷 수 제한 가능
    • 타이머와 측정을 복잡하게 사용해서 재현해야 하기 때문에 현재 사용량과 시간을 계산하는 대신, TC에서 사용하는 방법은 원하는 속도로 토큰을 생성, 토큰이 사용 가능한 경우에만 패킷이나 바이트를 대기열에서 제외

  • shaping(응용 레벨에서의 data rate 설정)

    • shaper는 원하는 비율로 패킷 지연 (패킷이 출력 대기열에서 전송되기 전 지연)
    • shaper는 트래픽을 제한하거나 배분하여 구성된 속도 (초당 패킷bit/bytes)를 초과X

  • scheduling(패킷 전송 순서 조절)

    • 출력을 위해 패킷을 정렬, 재정렬
    • FIFO
    • 다른 스케줄링 방식은 SFQ - 단일 클라이언트나 flow가 네트워크 독점 사용하지 않음
    • WRR - 각 flow나 client가 패킷을 큐에서 꺼내는 순서 제공

  • policing(arriving traffic 제어)

    • classifer는 트래픽을 queue에 정렬 분리
    • 서로 다른 처리를 위해 패킷을 분리하는 매커니즘
    • network device는 다른 방식으로 패킷 분류 가능

  • qdisc

    • classful qdisc에는 class가 포함될 수 있고 filter를 attach 할 수 있는 핸들 제공

  • dropping(들어오고 나가는 패킷에 대한 drop) 지원

💡 참고 : [https://soheemon.tistory.com/entry/Traffic-Control-정리](https://soheemon.tistory.com/entry/Traffic-Control-%EC%A0%95%EB%A6%AC)

RTT 제어

$sudo tc -s qdisc ls dev eth0

  • 기본 상태로 현재의 qdisc의 상태이다. default 값
$ping -c 3 8.8.8.8

  • 현재의 네트워크 상태
$sudo tc qdisc add dev wlan0 root netem delay 200ms
$ping -c 3 8.8.8.8

  • 인위적으로 느린 망을 만든 결과, RTT 속도를 200ms로 설정
  • netem = Network Emulator
$sudo tc qdisc del dev wlan0 root
$sudo tc -s qdisc ls dev wlan0

  • 설정 초기화 및 확인
💡 참고 : [https://www.sauru.so/blog/traffic-control-by-tc/](https://www.sauru.so/blog/traffic-control-by-tc/)

Packet loss

$sudo tc qdisc add dev eth0 root netem loss __%
  • 인터페이스를 통과하는 Packet이 일정한 확률로 loss가 발생하도록 만드는 기능

  • 현재 네트워크 상태
  • 총 0% packet loss
  • 총 RTT : 29049ms

  • packet loss 50% 설정 후 네트워크 상태
  • 총 packet loss 60%
  • 총 RTT : 29889ms
💡 참고 : [https://iot.knu.ac.kr/tech/CPL-TR-15-01-NetEM.pdf](https://iot.knu.ac.kr/tech/CPL-TR-15-01-NetEM.pdf) ,

Bandwidth 제한

$sudo vi /etc/init.d/shaping
  • 파일 새로 생성 shaping 명령 추가
#!/bin/bash
#  tc uses the following units when passed as a parameter.
#  kbps: Kilobytes per second 
#  mbps: Megabytes per second
#  kbit: Kilobits per second
#  mbit: Megabits per second
#  bps: Bytes per second 
#       Amounts of data can be specified in:
#       kb or k: Kilobytes
#       mb or m: Megabytes
#       mbit: Megabits
#       kbit: Kilobits
#  To get the byte figure from bits, divide the number by 8 bit
#
 
# tc명령어의 위치를 입력합니다.
TC=/sbin/tc
 
# 대역폭을 제한하기 위한 이더넷 인터페이스를 지정합니다.
IF=eth0
 
# 다운로드 속도 제한
DNLD=15mbit
 
# 업로드 속도 제한
UPLD=15mbit
 
# 속도 제한을 적용할 호스트의 IP 주소
IP=220.69.209.200
 
# Filter options for limiting the intended interface.
U32="$TC filter add dev $IF protocol ip parent 1:0 prio 1 u32"
 
start() {
# We'll use Hierarchical Token Bucket (HTB) to shape bandwidth.
# For detailed configuration options, please consult Linux man
# page.
    $TC qdisc add dev $IF root handle 1: htb default 30
    $TC class add dev $IF parent 1: classid 1:1 htb rate $DNLD
    $TC class add dev $IF parent 1: classid 1:2 htb rate $UPLD
    $U32 match ip dst $IP/32 flowid 1:1
    $U32 match ip src $IP/32 flowid 1:2
# The first line creates the root qdisc, and the next two lines
# create two child qdisc that are to be used to shape download 
# and upload bandwidth.
#
# The 4th and 5th line creates the filter to match the interface.
# The 'dst' IP address is used to limit download speed, and the 
# 'src' IP address is used to limit upload speed.
}
 
stop() {
# Stop the bandwidth shaping.
    $TC qdisc del dev $IF root
}
 
restart() {
# Self-explanatory.
    stop
    sleep 1
    start
}
 
show() {
# Display status of traffic control status.
    $TC -s qdisc ls dev $IF
}
 
case "$1" in
  start)
    echo -n "Starting bandwidth shaping: "
    start
    echo "done"
    ;;
  stop)
    echo -n "Stopping bandwidth shaping: "
    stop
    echo "done"
    ;;
  restart)
    echo -n "Restarting bandwidth shaping: "
    restart
    echo "done"
    ;;
  show)
    echo "Bandwidth shaping status for $IF:"
    show
    echo ""
    ;;
  *)
    pwd=$(pwd)
    echo "Usage: tc.bash {start|stop|restart|show}"
    ;;
esac
 
exit 0
  • 생성된 명령어 파일에 코드 입력
  • 제한 할 속도와 ip 입력
$sudo chmod 755 /etc/init.d/shaping
$sudo /etc/init.d/shaping start
  • 실행 권한을 준 뒤 실행

결과

  • 서버 On

  • 클라이언트 On

- 기본 대역폭 11MBytes/sec 에서  평균 1.7 정도로 대역폭이 감소
$sudo /etc/init.d/shaping stop
  • 대역폭 제한 종료
💡 참고 : [https://solskjaer.tistory.com/228](https://solskjaer.tistory.com/228)
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