SylixOS之QoS原理

1 QoS简介

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       QoS（Quality of Service，服务质量）指一个网络能够利用各种基础技术，为指定的网络通信提供更好的服务能力，是网络的一种安全机制，是用来解决网络延迟和阻塞等问题的一种技术。在正常情况下，如果网络只用于特定的无时间限制的应用系统，并不需要QoS，比如Web应用，或E-mail设置等。但是对关键应用和多媒体应用就十分必要。当网络过载或拥塞时，QoS 能确保重要业务量不受延迟或丢弃，同时保证网络的高效运行。如提高QQ的所有数据报文优先级并设置dont_drop选项，保证QQ在网络环境较差时不掉线。

2 QoS操作方法

      QoS相关的操作命令有三个，添加（qosruleadd）、删除（qosruledel）和查看（qoss）。

2.1 添加

      如下是一条添加ip规则命令：

      # qosruleadd  en1  ip  192.168.31.1  192.168.31.5  SRC  5  no

      其中“en1”表示网络接口，“ip”表示规则针对的数据包类型，后面紧跟IP地址范围。IP地址范围之后为方法及表示这条规则针对源地址（SRC）、目的地址（DEST）还是所有地址（BOTH）都有效。方法后是优先级，范围为1到7。最后是是否打开dont_drop选项及不丢包选项，“yes”就表示此包不会被协议栈丢失。

若针对tcp或udp的数据包类型，则需要加上对应的端口号范围，如下：

      # qosruleadd  en1  tcp  192.168.31.1  192.168.31.5  1000  10010  BOTH  4  yes

2.2 查看

      查看使用qoss命令，如图 2.1所示。

                                    图 2.1 qoss查看

2.3 删除

      删除时需要使用到网卡名和对应的序列号，即使用qoss查看得出的序列号，如下：

      # qosruledel  en1  0

3 QoS实现原理

3.1 QoS网络层次

      QoS层处于TCP/IP协议栈与netjob之间，解析每一个提交给协议栈和从协议栈发出的数据包。并针对不同类型的数据包按照指定的规则操作，基本结构如图 3.1所示。

      图 3.1 QoS网络层次结构

3.2 QoS数据结构

      QoS相关的数据主要有2类，规则结构和QoS接口结构。规则结构又分TCP、UDP、IP三种，共4种结构，如程序清单 3.1所示。

                                                               程序清单 3.1 QoS数据结构

typedef struct {

    LW_LIST_LINE            QOSRI_lineManage;                          /*  IP 规则管理链表                    */

    INT                      QOSRI_iRule;

    INT                      QOSRI_iCmpMethod;                              /*  srouce, destination, both    */

    ip4_addr_t                 QOSRI_ipaddrHboS;                          /*  IP 段起始 IP 地址                  */

    ip4_addr_t                 QOSRI_ipaddrHboE;                          /*  IP 段结束 IP 地址                  */

    u8_t                      QOSRI_ucPrio;                                        /*  QoS 优先级                          */

    u8_t                      QOSRI_ucDontDrop;                              /*  QoS 可靠服务                       */

} __QOS_RULE_IP;

typedef __QOS_RULE_IP      *__PQOS_RULE_IP;

typedef struct {

    LW_LIST_LINE            QOSRU_lineManage;                        /*  UDP 规则管理链表              */

    INT                      QOSRU_iRule;

    INT                      QOSRU_iCmpMethod;                            /*  srouce, destination, both   */

    ip4_addr_t                 QOSRU_ipaddrHboS;                        /*  IP 段起始 IP 地址                 */

    ip4_addr_t                 QOSRU_ipaddrHboE;                        /*  IP 段结束 IP 地址                 */

    u16_t                     QOSRU_usPortHboS;                            /*  端口起始 主机序                  */

    u16_t                     QOSRU_usPortHboE;                            /*  端口结束                             */

    u8_t                      QOSRU_ucPrio;                                      /*  QoS 优先级                         */

    u8_t                      QOSRU_ucDontDrop;                            /*  QoS 可靠服务                      */

} __QOS_RULE_UDP;

typedef __QOS_RULE_UDP     *__PQOS_RULE_UDP;

typedef struct {

    LW_LIST_LINE            QOSRT_lineManage;                        /*  TCP 规则管理链表              */

    INT                      QOSRT_iRule;

    INT                      QOSRT_iCmpMethod;                            /*  srouce, destination, both  */

    ip4_addr_t                 QOSRT_ipaddrHboS;                        /*  IP 段起始 IP 地址                */

    ip4_addr_t                 QOSRT_ipaddrHboE;                        /*  IP 段结束 IP 地址                */

    u16_t                     QOSRT_usPortHboS;                            /*  端口起始 主机序                  */

    u16_t                     QOSRT_usPortHboE;                            /*  端口结束                            */

    u8_t                      QOSRT_ucPrio;                                      /*  QoS 优先级                        */

    u8_t                      QOSRT_ucDontDrop;                            /*  QoS 可靠服务                     */

} __QOS_RULE_TCP;

typedef __QOS_RULE_TCP     *__PQOS_RULE_TCP;

/*********************************************************************************************************

  QoS 网络接口结构

*********************************************************************************************************/

typedef struct {

    LW_LIST_LINE            QOSNI_lineHash;                             /*  hash 表                               */

    LW_LIST_LINE_HEADER   QOSNI_qosrnRule[__QOS_NETIF_RULE_MAX];  /*  规则表         */

    CHAR                    QOSNI_cName[IF_NAMESIZE];             /*  网络接口名                          */

    BOOL                    QOSNI_bAttached;                               /*  是否已经连接                       */

} __QOS_NETIF_CB;

typedef __QOS_NETIF_CB     *__PQOS_NETIF_CB;

3.3 QoS插入规则流程

      插入一个新规则时会根据网络接口名创建对应的QoS接口结构并放入QoS哈希表中，同样将此QoS接口保存到对应的网络接口结构中，以便此网络接口有数据交换时可以查找对应的规则。如图 3.2所示。

                                             图 3.2 QoS哈希表结构框图

      然后将对应的规则保存到QoS接口结构的规则链表中，若之后需加入相同网络接口名的规则则添加到此链表中，如图 3.3所示。

                                             图 3.3 QoS规则链表