14.3. DSMARK.

14.3.1. Введение.

Прежде всего, было бы неплохо, если бы вы предварительно ознакомились с RFC, посвященными данной теме (RFC2474, RFC2475, RFC2597 и RFC2598) по адресам: IETF DiffServ working Group и домашняя страничка проекта diffserv.

14.3.2. Что такое Dsmark и с чем его "едят"?

Dsmark -- это дисциплина организации очереди, которая предлагает возможности, необходимые в "Differentiated Services" (известной также, как DiffServ, или просто -- DS). DiffServ -- фактически одна из двух архитектур QoS (вторая называется "Integrated Services"), которая базируется на значении поля DS в заголовке IP-пакетов.

Одним из первых решений в IP, которое предлагало некоторый уровень QoS, был "Type of Service" (Тип Обслуживания) -- поле TOS в IP-заголовке. Изменяя это поле, можно было выбрать высокую/низкую пропускную способность, минимальную задержку или высокую надежность. Но это решение не обеспечивало достаточной гибкости, которую требовали вновь появляющиеся услуги (например, приложения реального времени, интерактивные приложения и т.п.). С появлением новых требований, появились и новые архитектуры. Одна из них -- DiffServ, которая подменяет первые шесть битов ToS в пакете IPv4 или октет "класс трафика" в пакете IPv6, полем, с названием DS, в котором можно указать до 64 классов трафика.

14.3.3. Основные принципы.

Differentiated Services (Дифференцированное Обслуживание) ориентирован на группы. Имеется ввиду, что эта технология ничего не знает о потоках, она ориентирована на группы, а применяемые правила зависят от того, к какой группе направляется пакет.

Сеть маршрутизаторов с поддержкой механизмов DiffServ называют "облаком DiffServ" (или "доменом DiffServ"). Классификация, формирование и установка меток (под установкой меток понимается установка значений в поле DS) происходит на входе в "облако". Внутри домена метка определяет -- какой уровень QoS должен применяться к трафику внутренними маршрутизаторами сети.

Самым большим преимуществом модели DiffServ является то, что она действует на границе "облака". После того как данные пересекли границу, внутренним маршрутизаторам можно не заниматься поддержанием информации о статусе QoS и полностью сосредоточиться на своей основной функции -- маршрутизации.

Фактически, внутри своих локальных доменов, вы можете диктовать любую политику обслуживания, но при соединении с другими DS-доменами вы должны следовать Соглашению об Уровне Обслуживания (SLA).

К этому моменту у вас наверняка возникла масса вопросов. Diffsrv -- это много больше, чем я смог сказать. Вы должны понять, что я не в состоянии в 50 строках изложить содержимое трех RFC. :-)

14.3.4. Как работать с Dsmark.

Как уже было определено выше, в случае с DiffServ, пограничные и внутренние узлы различаются между собой. Это два важных пункта на пути трафика. Оба типа узлов выполняют классификацию трафика. Результат классификации может использоваться для различной DS-обработки, прежде чем пакет уйдет в сеть. Код diffserv представляет пакет в виде структуры sk_buff, в которой имеется поле skb->tc_index. В данном поле сохраняется результат начальной классификации, который может использоваться для различной интерпретации DS на пограничных и внутренних маршрутизаторах.

Значение skb->tc_index изначально устанавливается дисциплиной DSMARK qdisc для каждого входящего пакета, в соответствии с полем DS в IP-заголовке. Кроме того, классификатор cls_tcindex считывает, целиком или частично, значение skb->tcindex и использует его для выбора нужного класса.

Для начала рассмотрим команду DSMARK qdisc и ее параметры:

... dsmark indices INDICES [ default_index DEFAULT_INDEX ] [ set_tc_index ]
        

• indices: размер таблицы пар маска-значение. Максимальное значение 2^n, где n >= 0.

• Default_index: индекс в таблице, принимаемый по-умолчанию, если классификатор не находит ни одного совпадения.

• Set_tc_index: инструкция, которая считывает значение поля DS и записывает его в skb->tc_index.

14.3.5. Как работает SCH_DSMARK.

Эта дисциплина выполняет следующие шаги:

• Если вставлена инструкция set_tc_index, то считывается поле DS и сохраняется в skb->tc_index.

• Вызывается классификатор. Он возвращает идентификатор класса, который будет сохранен в skb->tc_index. Если такой класс не найден, то используется класс по-умолчанию из параметра default_index. Если ни set_tc_index, ни default_index не объявлены, то результат может оказаться непредсказуемым.

• После этого управление передается внутренней qdisc, где вы можете повторно использовать результаты фильтрации. Идентификатор класса, возвращаемый внутренней qdisc, запоминается в skb->tc_index. Это значение будет использоваться в качестве индекса таблицы маска-значение. Конечный результат, который будет связан с пакетом, получается из выражения:

  New_Ds_field = ( Old_DS_field & mask ) | value            
              

• Таким образом, конечный результат получается в результате объединения по "И" ds_field и маски, и затем объединения по "ИЛИ" с параметром value. Следующая диаграмма иллюстрирует этот процесс:

                           skb->ihp->tos
  - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - >
       |                                                       |     ^
       | -- Если объявлена инструкция set_tc_index,            |     |  <-----Значение поля
       |    то значение DS переписывается в skb->tc_index      |     |O       DS может измениться
       |                                                      A|     |R
     +-|-+      +------+    +---+-+    внутренняя +-+     +---N|-----|----+
     | | |      | tc   |--->|   | |-->  . . .  -->| |     |   D|     |    |
     | | |----->|index |--->|   | |     Qdisc     | |---->|    v     |    |
     | | |      |filter|--->| | | +---------------+ |   ---->(mask,value) |
  -->| O |      +------+    +-|-+--------------^----+  /  |  (.  ,  .)    |
     | | |          ^         |                |       |  |  (.  ,  .)    |
     | | +----------|---------|----------------|-------|--+  (.  ,  .)    |
     | | sch_dsmark |         |                |       |                  |
     +-|------------|---------|----------------|-------|------------------+
       |            |         | <- tc_index -> |       |
       |            |(read)   |    может       |       |  <--------------Индекс в таблице
       |            |         |    измениться  |       |                    (mask,value)
       v            |         v                v       |                               
  - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - ->
                           skb->tc_index            
              

tc class change dev eth0 classid 1:1 dsmark mask 0x3 value 0xb8        
        

Теперь перейдем к описанию фильтра TC_INDEX. Кроме всего прочего, фильтр TC_INDEX может использоваться и в других конфигурациях, а не только в тех, которые включают DS услуги.

14.3.6. Фильтр TC_INDEX.

Базовый синтаксис команды, объявляющей фильтр TC_INDEX:

... tcindex [ hash SIZE ] [ mask MASK ] [ shift SHIFT ]
            [ pass_on | fall_through ]
            [ classid CLASSID ] [ police POLICE_SPEC ]        
        

tc qdisc add dev eth0 handle 1:0 root dsmark indices 64 set_tc_index

tc filter add dev eth0 parent 1:0 protocol ip prio 1 tcindex mask 0xfc  shift 2

tc qdisc add dev eth0 parent 1:0 handle 2:0 cbq bandwidth 10Mbit cell 8 avpkt 1000 mpu 64

# EF traffic class

tc class add dev eth0 parent 2:0 classid 2:1 cbq bandwidth 10Mbit rate 1500Kbit avpkt 1000 prio 1 bounded isolated allot 1514 weight 1 maxburst 10

# Packet fifo qdisc for EF traffic

tc qdisc add dev eth0 parent 2:1 pfifo limit 5

tc filter add dev eth0 parent 2:0 protocol ip prio 1 handle 0x2e tcindex classid 2:1 pass_on        
        

Будем исходить из предположения, что мы получаем пакет, помеченный как EF. Если вы прочитаете RFC2598, то увидите, что рекомендуемое значение DSCP для EF трафика -- 101110. Это означает, что в поле DS будет записано 10111000 (не забывайте, что младшие биты в поле TOS не используются в DS), или 0xb8, в шестнадцатиричном представлении.

              TC INDEX
              FILTER
   +---+      +-------+    +---+-+    +------+                +-+    +-------+
   |   |      |       |    |   | |    |FILTER|  +-+    +-+    | |    |       |
   |   |----->| MASK  | -> |   | | -> |HANDLE|->| |    | | -> | | -> |       |
   |   |  .   | =0xfc |    |   | |    |0x2E  |  | +----+ |    | |    |       |
   |   |  .   |       |    |   | |    +------+  +--------+    | |    |       |
   |   |  .   |       |    |   | |                            | |    |       |
-->|   |  .   | SHIFT |    |   | |                            | |    |       |-->
   |   |  .   | =2    |    |   | +----------------------------+ |    |       |
   |   |      |       |    |   |       CBQ 2:0                  |    |       |
   |   |      +-------+    +---+--------------------------------+    |       |
   |   |                                                             |       |
   |   +-------------------------------------------------------------+       |
   |                          DSMARK 1:0                                     |
   +-------------------------------------------------------------------------+        
        

Value1 = skb->tc_index & MASK
Key = Value1 >> SHIFT        
        

Value1 = 10111000 & 11111100 = 10111000
Key = 10111000 >> 2 = 00101110 -> 0x2E (в шестнадцатиричном виде)
        

И последние два параметра, которые мы опишем, это hash и pass_on. Первый из них определяет размер хеш-таблицы. Pass_on -- означает, что если не будет найден classid, равный результату этого фильтра, то необходимо попробовать применить следующий фильтр. Действие по-умолчанию -- fall_through (см. следующую таблицу).

В заключение посмотрим -- какие значения параметров TCINDEX допустимы:

TC Name                 Value           Default
-----------------------------------------------------------------
Hash                    1...0x10000     Зависит от реализации   
Mask                    0...0xffff      0xffff
Shift                   0...15          0
Fall through / Pass_on  Flag            Fall_through
Classid                 Major:minor     None
Police                  .....           None        
        

Я настоятельно рекомендую вам внимательно просмотреть все примеры DiffServ, включаемые в дистрибутив iproute2. Со своей стороны я обещаю, что дополню этот текст, как только найду время. Все, что я здесь описал -- есть результат длительных экспериментов. Я буду весьма признателен, если вы сообщите мне об обнаруженных ошибках.