Linux TC流控实现机制过程

struct Qdisc {
    int             (*enqueue)(struct sk_buff *skb, struct Qdisc *sch); // 入队操作
    struct sk_buff* (*dequeue)(struct Qdisc *sch);      // 出队操作
    struct Qdisc_ops *ops;             // Qdisc操作函数集
    struct netdev_queue *dev_queue;    // 关联的网络设备队列
};

struct Qdisc_ops {
    struct Qdisc_ops *next;
    const struct Qdisc_class_ops *cl_ops; // Class操作函数集
    int (*enqueue)(struct sk_buff *, struct Qdisc *);
    struct sk_buff * (*dequeue)(struct Qdisc *);
    // ... 其他钩子函数（init, destroy, reset等）
};

struct tcf_proto {
    __be16 protocol;          // 匹配的协议（如ETH_P_IP）
    struct tcf_proto_ops *ops; // Filter操作函数集
    struct tcf_result result; // 分类结果（指向Class）
};

graph TD
    A[数据包到达] --> B{设备是否启用TC？}
    B -->|是| C[调用dev_queue_xmit()]
    C --> D[执行__dev_xmit_skb()]
    D --> E[调用sch_direct_xmit() -> qdisc->enqueue()]
    E --> F[Qdisc特定入队逻辑]
    F --> G[按调度算法缓存/丢弃]

static struct sk_buff *pfifo_fast_dequeue(struct Qdisc *sch) {
    struct sk_buff *skb = __qdisc_dequeue_head(&sch->q);
    return skb;
}

struct sk_buff *htb_dequeue(struct Qdisc *sch) {
    while ((skb = htb_do_dequeue(sch, prio, band)) != NULL) {
        // 按类别优先级和令牌桶算法出队
    }
}

struct htb_class {
    struct Qdisc_class_common common;
    struct psched_ratecfg rate;   // 速率配置
    struct psched_ratecfg ceil;   // 上限配置
    s64 tokens, ctokens;          // 令牌计数
    struct htb_class *parent;     // 父类指针
};

static int netem_enqueue(struct sk_buff *skb, struct Qdisc *sch) {
    if (loss_condition) { // 按概率丢包
        kfree_skb(skb);
        return NET_XMIT_SUCCESS;
    }
    if (delay_calculated) { // 计算延迟时间
        tfifo = netem_skb_cb(skb);
        tfifo->time_to_send = now + delay;
    }
    __qdisc_enqueue_tail(skb, &sch->q); // 加入延迟队列
}

static int u32_classify(struct sk_buff *skb, const struct tcf_proto *tp, struct tcf_result *res) {
    struct tc_u32_key *key = tp->data;
    if (skb->len < key->off + 4) // 检查偏移量是否有效
        return -1;
    if (*(u32*)(skb->data + key->off) == key->val) // 匹配关键值
        res->classid = key->classid; // 设置分类ID
}

static int cls_bpf_classify(struct sk_buff *skb, const struct tcf_proto *tp, struct tcf_result *res) {
    struct cls_bpf_prog *prog = tp->data;
    int ret = bpf_prog_run(prog->filter, skb); // 执行eBPF程序
    if (ret == TC_ACT_SHOT) return -1;         // 丢弃包
    res->classid = ret;                        // 设置分类ID
}

// net/sched/sch_api.c
static int tc_ctl_tfilter(struct sk_buff *skb, struct nlmsghdr *n) {
    struct net *net = sock_net(skb->sk);
    struct tcmsg *tcm = nlmsg_data(n);
    struct net_device *dev = __dev_get_by_index(net, tcm->tcm_ifindex);
    // 解析并调用qdisc/class/filter操作函数
}

​
static struct sk_buff *fq_codel_dequeue(struct Qdisc *sch) {
    struct fq_codel_flow *flow;
    list_for_each_entry(flow, &q->new_flows, flowchain) {
        skb = flow->head;
        if (codel_time_after(skb->tstamp, now)) // 检查是否需延迟
            continue;
        // ... 出队逻辑
    }
}

​

tc -s qdisc show dev eth0

perf record -e 'net:net_dev_queue' -e 'net:net_dev_xmit'

net/sched/
├── sch_generic.c     // Qdisc基础框架
├── sch_htb.c         // HTB实现
├── sch_netem.c       // Netem实现
├── cls_api.c         // Filter框架
├── cls_u32.c         // U32分类器
├── act_api.c         // Action框架
└── act_mirred.c      // 重定向Action