玩转Openvwitch第七站：Port和QoS
对于控制一台机器的QoS，分两个方向，一个是入方向，一个是出方向。
其实能控制的只有出方向，通过Shaping，将出的流量控制成自己想要的模样。而进入的方向是无法控制的，只能通过Policy将包丢弃。
OpenVwitch中有关QoS的表结构如下：
我们可以通过TC控制网络的QoS，主要通过队列的方式。
第一大类称为Classless Queuing Disciplines，默认为pfifo_fast，是一种不把网络包分类的一种技术。
pfifo_fast根据网络包中的TOS对应的数字，在TOS的priomap中查看对应的Band，不同的Band对应的不同的队列。
另外一种称为SFQ, Stochastic Fair Queuing
有很多的FIFO的队列，TCP Session或者UDP stream会被分配到某个队列。包会RoundRobin的从各个队列中取出发送。
这样不会一个Session占据所有的流量。
但不是每一个Session都有一个队列，而是有一个Hash算法，将大量的Session分配到有限的队列中。
这样两个Session会共享一个队列，也有可能互相影响。
Hash函数会经常改变，从而session不会总是相互影响。
还有一种是TBF, Token Bucket Filter。两个概念Tokens and buckets，所有的包排成队列进行发送，但不是到了队头就能发送，而是需要拿到Token才能发送。
Token根据设定的速度rate生成，所以即便队列很长，也是按照rate进行发送的。
当没有包在队列中的时候，Token还是以既定的速度生成，但是不是无限累积的，而是放满了buckets为止，篮子的大小常用burst/buffer/maxburst来设定。
Buckets会避免下面的情况：当长时间没有包发送的时候，积累了大量的Token，突然来了大量的包，每个都能得到Token，造成瞬间流量大增。
另外一大类是Classful Queuing Disciplines。
其中典型的为HTB, Hierarchical Token Bucket。
Shaping：仅仅发生在叶子节点，依赖于其他的Queue。
Borrowing: 当网络资源空闲的时候，借点过来为我所用。
Rate：设定的发送速度。
Ceil：最大的速度，和rate之间的差是最多能向别人借多少。
type of class | class state | HTB internal state | action taken |
leaf | < rate | HTB_CAN_SEND | Leaf class will dequeue queued bytes up to available tokens (no more than burst packets) |
leaf | > rate, < ceil | HTB_MAY_BORROW | Leaf class will attempt to borrow tokens/ctokens from parent class. If tokens are available, they will be lent in quantum increments and the leaf class will dequeue up to cburst bytes |
leaf | > ceil | HTB_CANT_SEND | No packets will be dequeued. This will cause packet delay and will increase latency to meet the desired rate. |
inner, root | < rate | HTB_CAN_SEND | Inner class will lend tokens to children. |
inner, root | > rate, < ceil | HTB_MAY_BORROW | Inner class will attempt to borrow tokens/ctokens from parent class, lending them to competing children in quantum increments per request. |
inner, root | > ceil | HTB_CANT_SEND | Inner class will not attempt to borrow from its parent and will not lend tokens/ctokens to children classes. |
接下来举个具体的例子，通过TC构建一个如下的HTB树。
创建一个HTB的qdisc在eth0上，句柄为1:，default 12表示默认发送给1:12。
tc qdisc add dev eth0 root handle 1: htb default 12
创建一个root class，然后创建几个子class。
同一个root class下的子类可以相互借流量，如果直接不在qdisc下面创建一个root class，而是直接创建三个class，他们之间是不能相互借流量的。
tc class add dev eth0 parent 1: classid 1:1 htb rate 100kbps ceil 100kbps
tc class add dev eth0 parent 1:1 classid 1:10 htb rate 30kbps ceil 100kbps
tc class add dev eth0 parent 1:1 classid 1:11 htb rate 10kbps ceil 100kbps
tc class add dev eth0 parent 1:1 classid 1:12 htb rate 60kbps ceil 100kbps
创建叶子qdisc，分别为fifo和sfq。
tc qdisc add dev eth0 parent 1:10 handle 20: pfifo limit 5
tc qdisc add dev eth0 parent 1:11 handle 30: pfifo limit 5
tc qdisc add dev eth0 parent 1:12 handle 40: sfq perturb 10
设定规则：从1.2.3.4来的，发送给port 80的包，从1:10走；其他从1.2.3.4发送来的包从1:11走；其他的走默认。
tc filter add dev eth0 protocol ip parent 1:0 prio 1 u32 match ip src 1.2.3.4 match ip dport 80 0xffff flowid 1:10
tc filter add dev eth0 protocol ip parent 1:0 prio 1 u32 match ip src 1.2.3.4 flowid 1:11
例如对于如下的这棵树，如果将流量打满，则会出现下面的图。
怎么解释这个图呢？
时间0的时候，0,1,2都以90k的速度发送数据，在时间3的时候，将0的发送停止，红色的线归零，剩余的流量按照比例分给了蓝色的和绿色的线。
在时间6的时候，将0的发送重启为90k，则蓝色和绿色的流量返还给红色的流量。
在时间9的时候，将1的发送停止，绿色的流量为零，剩余的流量按照比例分给了蓝色和红色。
在时间12,将1的发送恢复，红色和蓝色返还流量。
在时间15，将2的发送停止，蓝色流量为零，剩余的流量按照比例分给红色和绿色。
在时间19，将1的发送停止，绿色的流量为零，所有的流量都归了红色。
那Openvswitch如何控制QoS呢？
Openvswitch支持两种：
Ingress policy
ovs-vsctl set Interface tap0 ingress_policing_rate=100000
ovs-vsctl set Interface tap0 ingress_policing_burst=10000
Egress shaping: Port QoS policy 仅支持HTB
在port上可以创建QoS
一个QoS可以有多个Queue
规则通过Flow设定
接下来，我们根据如下的拓扑图，测试QoS。
在什么都没有配置的时候，测试一下速度，从192.168.100.100 netperf 192.168.100.103
设置 一下first_if
ovs-vsctl set Interface first_if ingress_policing_rate=100000
ovs-vsctl set Interface first_if ingress_policing_burst=10000
清理现场
ovs-vsctl set Interface first_if ingress_policing_burst=0
ovs-vsctl set Interface first_if ingress_policing_rate=0
ovs-vsctl list Interface first_if
添加QoS
ovs-vsctl set port first_br qos=@newqos -- --id=@newqos create qos type=linux-htb other-config:max-rate=10000000 queues=0=@q0,1=@q1,2=@q2 -- --id=@q0 create queue other-config:min-rate=3000000 other-config:max-rate=10000000 -- --id=@q1 create queue other-config:min-rate=1000000 other-config:max-rate=10000000 -- --id=@q2 create queue other-config:min-rate=6000000 other-config:max-rate=10000000
添加Flow(first_br是ubuntu_br上的port 5)
ovs-ofctl add-flow ubuntu_br "in_port=6 nw_src=192.168.100.100 actions=enqueue:5:0"
ovs-ofctl add-flow ubuntu_br "in_port=7 nw_src=192.168.100.101 actions=enqueue:5:1"
ovs-ofctl add-flow ubuntu_br "in_port=8 nw_src=192.168.100.102 actions=enqueue:5:2"
单独测试从192.168.100.100，192.168.100.101，192.168.100.102到192.168.100.103
如果三个一起测试，发现是按照比例3:1:6进行的
如果Instance01和Instance02一起，则3:1
如果Instance01和Instance03一起，则1:2
如果Instance02和Instance03一起，则1:6
清理环境