Linux QoS：CBQ流速控制算法详解与实现

本文档主要探讨了在Linux系统中实现QoS (Quality of Service) 的一种具体策略——cbq (Completely Fair Queuing) 流速控制的实现分析。cbq 是一种基于令牌桶算法的流量管理机制，它在TCP/IP网络中被广泛应用于对不同优先级的数据流进行管理和调度，以确保网络资源的公平分配。 首先，文章的核心概念包括以下几个方面： 1. **空闲资源**：在cbq中，发送数据包所需的资源是有限的，这种资源以时间单位(TIME_UNITS_PER_SEC，通常为每秒1000000)衡量。空闲资源表示系统能够立即提供用于数据传输的带宽，一旦资源耗尽，数据发送将被暂停。 2. **空闲时间**：指从上一次数据包发送到当前时间的差值，用于计算空闲资源。 3. **流速（rate）**：定义了每秒钟允许的数据包发送速率，单位通常是字节数。 4. **空闲资源积累量**：通过算法计算的空闲时间与一个增长函数相结合的值，其目的是随着空闲时间增加，空闲资源的可用量也随之增加。 5. **空闲资源剩余量**：上一次数据包发送后剩余的空闲资源。 6. **当前可用空闲资源**：结合空闲资源剩余量和积累量，通过算法动态调整的可立即使用的空闲资源量，确保它是随剩余量和积累量递增的。 文章的重点在于介绍了一种空闲资源流控算法，该算法利用空闲资源来量化流速，即kc (空闲资源描述的流速) = TIME_UNITS_PER_SEC / rate。当流速rate增大时，发送每个字节所需消耗的空闲资源kc会减少。这个概念对于理解cbq如何在高流量环境中限制或加速数据包的发送至关重要。 此外，文章还提到了cbq如何在内核层面实现，包括设置发送数据包的条件（即空闲资源充足）以及如何根据流速设定进行实时调整。通过这种方式，cbq能够在保证网络服务质量的同时，实现对不同类型应用的流量管理，如关键业务优先级的保障和突发流量的平滑处理。 本篇文章深入剖析了cbq流速控制在Linux系统中的工作原理，为网络管理员和开发者提供了理解和优化QoS策略的重要参考。