Linux下使用 tc 模拟 络延迟和丢包

1、模拟延迟传输简介

netem 与 tc: netem 是 Linux 2.6 及以上内核版本提供的一个 络模拟功能模块。该功能模块可以用来在性能良好的局域 中，模拟出复杂的互联 传输性能，诸如低带宽、传输延迟、丢包等等情况。使用Linux 2.6 (或以上) 版本内核的很多发行版 Linux 都开启了该内核功能，比如 Fedora、Ubuntu、Redhat、OpenSuse、CentOS、Debian 等等。 tc 是Linux 系统中的一个工具，全名为 traffic control(流量控制)。tc 可以用来控制 netem 的工作模式，也就是说,如果想使用 netem ，需要至少两个条件，一个是内核中的 netem 功能被包含，另一个是要有 tc 。

更真实的情况下，延迟值不会这么精确，会有一定的波动，我们可以用下面的情况来模拟出带有波动性的延迟值：

还可以更进一步加强这种波动的随机性：

2、模拟 络丢包

也可以设置丢包的成功率:

3、删除 卡上面的相关配置

将之前命令中的 add 改为 del 即可删除配置

至此,我们已经可以通过 TC 在测试环境中模拟一定的 络延时和丢包的情况，下面是关于tc 更多的应用和介绍。

4、模拟包重复

5、模拟数据包损坏

6、模拟数据包乱序

新版本中,如下命令也会在一定程度上打乱发包的次序:

7、查看已经配置的 络条件

8、TC 流量控制介绍

在 linux 中，TC 有二种控制方法 CBQ 和 HTB.HTB 是设计用来替换 CBQ 的。它是一个层次式的过滤框架。

TC 包括三个基本的构成块:队列规程 qdisc(queueing discipline )、类(class)和分类器(Classifiers)

（1）TC 中的队列规程(queueing discipline)

用来实现控制 络的收发速度。通过队列，linux 可以将 络数据包缓存起来，然后根据用户的设置，在尽量不中断连接(如 TCP)的前提下来平滑 络流量。

需要注意的是，linux 对接收队列的控制不够好，所以我们一般只用发送队列，即“控发不控收”。它封装了其他两个主要 TC 组件(类和分类器)。内核如果需要通过某个 络接口发送数据包，它都需要按照为这个接口配置的 qdisc(排队规则)把数据包加入队列。然后，内核会尽可能多地从 qdisc 里面取出数据包，把它们交给 络适配器驱动模块。

最简单的 QDisc 是 pfifo，它不对进入的数据包做任何的处理，数据包采用先入先出的方式通过队列。不过，它会保存 络接口一时无法处理的数据包。

队列规则包括 FIFO(先进先出)，RED(随机早期探测)，SFQ(随机公平队列)和令牌桶(Token Bucket)，类基队列(CBQ)，CBQ 是一种超级队列，即它能够包含其它队列(甚至其它 CBQ)。

（2）TC 中的 Class 类

class 用来表示控制策略。很显然，很多时候，我们很可能要对不同的 IP 实行不同的流量控制策略，这时候我们就得用不同的 class 来表示不同的控制策略了。

（3）TC 中的 Filter 规则

filter 用来将用户划入到具体的控制策略中(即不同的 class 中)。比如，我们想对 xxa、xxb两个 IP 实行不同的控制策略(A,B)，这时，我们可用 filter 将 xxa 划入到控制策略 A，将 xxb 划入到控制策略 B，filter 划分的标志位可用 u32 打标功能或 IPtables 的 set-mark (大多使用iptables 来做标记)功能来实现。

目前，TC 可以使用的过滤器有：fwmark 分类器、u32 分类器、基于路由的分类器和 RSVP分类器(分别用于 IPV6、IPV4)等。其中fwmark 分类器允许我们使用 Linux netfilter 代码选择流量，而 u32 分类器允许我们选择基于 ANY 头的流量 。需要注意的是，filter (过滤器)是在 QDisc 内部，它们不能作为主体。

（4）TC 的应用流程

数据包->iptables(在通过 iptables 时，iptables 根据不同的 ip 来设置不同的 mark ->TC(class) ->TC(queue)

（5）应用

假设 eth0 位是服务器的外 络接口。开始之前，先要清除 eth0 所有队列规则

1) 定义最顶层(根)队列规则，并指定 default 类别编

2) 定义第一层的 1:1 类别 (速度)本来是要多定义第二层叶类别，但目前来看，这个应用中就可以了。

注：以上就是我们控制输出服务器的速度，一个为 98M，一个为 2M。

rate：是一个类保证得到的带宽值。如果有不只一个类，请保证所有子类总和是小于或等于父类
prio：用来指示借用带宽时的竞争力，prio越小，优先级越高，竞争力越强
ceil ：是一个类最大能得到的带宽值

同时为了不使一个会话永占带宽，添加随即公平队列 sfq。

3) 设定过滤器

过滤器可以使用本身的 u32 也可以使用 iptables 来打上标记
指定在 root 类 1:0 中，对 192.168.0.2 的过滤，使用 1:2 的规则，来给他 98M 的速度，写法就如下：

如果是所有 ip 写法如下：

还可以使用这个方法，但需要借助下面的 iptables 的命令来做标记

iptables 只要打上记 就行了

（6）TC 对最对高速度的控制

Rate ceiling 速率限度
参数 ceil 指定了一个类可以用的最大带宽，用来限制类可以借用多少带宽。缺省的 ceil 是和速率一样。

这个特性对于 ISP 是很有用的，因为他们一般限制被服务的用户的总量即使其他用户没有请求服务。(ISPS 很想用户付更多的钱得到更好的服务) ，注根类是不允许被借用的，所以没有指定 ceil。

注：ceil 的数值应该至少和它所在的类的速率一样高，也就是说 ceil 应该至少和它的任何一个子类一样高。

（7）Burst 突发

络硬件只能在一个时间发送一个包这仅仅取决于一个硬件的速率。链路共享软件可以利用这个能力动态产生多个连接运行在不同的速度。所以速率和 ceil 不是一个即时度量，只是一个在一个时间里发送包的平均值。实际的情况是怎样使一个流量很小的类在某个时间类以最大的速率提供给其他类。

burst 和 cburst 参数控制多少数据可以以硬件最大的速度不费力的发送给需要的其他类。如果 cburst 小于一个理论上的数据包他形成的突发不会超过 ceil 速率，同样的方法 TBF 的最高速率也是这样。

你可能会问，为什么需要 bursts。因为它可以很容易的提高响应速度在一个很拥挤的链路上。比如 WWW 流量是突发的。你访问主页突发的获得并阅读，在空闲的时间 burst 将再”charge”一次。

注：burst 和 cburst 至少要和其子类的值一样大。

（8）TC 命令格式

加入

显示

查看 TC 的状态

删除tc规则

实例

1）使用 TC 下载限制单个 IP 进行速度控制

就可以限制 192.168.1.2 的下载速度为 30Mbit 最高可以 60Mbit ，其中 r2q 是指没有 default 的root，使整个 络的带宽没有限制。

2）使用 TC 对整段 IP 进行速度控制

就可以限制 192.168.111.0 到 255 的带宽为 3000k 了，实际下载速度为 200k 左右。这种情况下,这个 段所有机器共享这 200k 的带宽。

还可以加入一个 sfq(随机公平队列)

sfq，他可以防止一个段内的一个 ip 占用整个带宽。

3）使用 TC 控制服务器对外的速度为 10M

如下，我要管理一台服务器，只能向外发 10M 的数据

上面这台，让220.181.xxx.xx/32 这台跑默认的，主要是为了让这个 ip 连接进来不被控制

默认让所有的流量都从这个通过