整理，并转载至Linux内核中流量控制系列文章。
来源：http://yfydz.cublog.cn
内核代码版本为2.6.19.2
1. 输出流控
数据发出流控处理时，上层的所有处理已经完成，数据包已经交到网卡设备进行发送，在数据发送时进行相关的流控处理网络数据的出口函数为dev_queue_xmit()。
图1.输出流控流程：
2. 网卡设备的qdisc初始化
本节先跟踪一下网卡设备的qdisc指针是如何被赋值的, 缺省赋值为何值。
在网卡设备的初始化函数register_netdevice()函数中调用dev_init_scheduler()函数对网卡设备的流控队列处理进行了初始化, 也就是说每个网络网卡设备的qdisc指针都不会是空的。
图2.qdisc初始化流程1—noop_qdisc
当然noop_qdisc中的调度是不可用的, 只进行丢包处理；网卡在激活(dev_open)时会调用dev_activate()函数重新对qdisc指针赋值，但未对qdisc_ingress赋值。
图3.qdisc初始化流程2—qdisc重新赋值
3. 数据结构
流控处理对外表现是一个黑盒，外部只能看到数据入队和出队，但内部队列是如何操作和管理外面是不知道的；另外处理队列处理外，流控还有一个调度器，该调度器将数据进行分类，然后对不同类型的数据采取不同的流控处理，所分的类型可能是多级的，形成一个树型的分类树。
流控的基本数据结构是struct Qdisc(queueing discipline，直译是“排队纪律”，意译为“流控”
)，这是内核中为数不多的以大写字母开头结构名称之一：
3.1 Qdisc
/* include/net/sch_generic.h */
struct Qdisc
{
// 入队操作
int (*enqueue)(struct sk_buff *skb, struct Qdisc *dev);
// 出队操作
struct sk_buff * (*dequeue)(struct Qdisc *dev);
// 标志
unsigned flags;
#define TCQ_F_BUILTIN 1
#define TCQ_F_THROTTLED 2
#define TCQ_F_INGRESS 4
int padded;
// Qdisc的基本操作结构
struct Qdisc_ops *ops;
// 句柄
u32 handle;
u32 parent;
atomic_t refcnt;
// 数据包链表头
struct sk_buff_head q;
// 网卡设备
struct net_device *dev;
struct list_head list;
// 统计信息
struct gnet_stats_basic bstats;
struct gnet_stats_queue qstats;
// 速率估计
struct gnet_stats_rate_est rate_est;
// 流控锁
spinlock_t *stats_lock;
struct rcu_head q_rcu;
int (*reshape_fail)(struct sk_buff *skb,
struct Qdisc *q);
/* This field is deprecated, but it is still used by CBQ
* and it will live until better solution will be invented.
*/
// 父节点, 但基本已经被淘汰了
struct Qdisc *__parent;
};
3.2 流控队列的基本操作结构
struct Qdisc_ops
{
// 链表中的下一个
struct Qdisc_ops *next;
// 类别操作结构
struct Qdisc_class_ops *cl_ops;
// Qdisc的名称, 从数组大小看应该就是网卡名称
char id[IFNAMSIZ];
// 私有数据大小
int priv_size;
// 入队
int (*enqueue)(struct sk_buff *, struct Qdisc *);
// 出队
struct sk_buff * (*dequeue)(struct Qdisc *);
// 将数据包重新排队
int (*requeue)(struct sk_buff *, struct Qdisc *);
// 丢弃
unsigned int (*drop)(struct Qdisc *);
// 初始化
int (*init)(struct Qdisc *, struct rtattr *arg);
// 复位为初始状态,释放缓冲,删除定时器,清空计数器
void (*reset)(struct Qdisc *);
// 释放
void (*destroy)(struct Qdisc *);
// 更改Qdisc参数
int (*change)(struct Qdisc *, struct rtattr *arg);
// 输出
int (*dump)(struct Qdisc *, struct sk_buff *);
int (*dump_stats)(struct Qdisc *, struct gnet_dump *);
struct module *owner;
};
3.3 流控队列类别操作结构
struct Qdisc_class_ops
{
/* Child qdisc manipulation */
// 减子节点
int (*graft)(struct Qdisc *, unsigned long cl,
struct Qdisc *, struct Qdisc **);
// 增加子节点
struct Qdisc * (*leaf)(struct Qdisc *, unsigned long cl);
/* Class manipulation routines */
// 获取, 增加使用计数
unsigned long (*get)(struct Qdisc *, u32 classid);
// 释放, 减少使用计数
void (*put)(struct Qdisc *, unsigned long);
// 改变
int (*change)(struct Qdisc *, u32, u32,
struct rtattr **, unsigned long *);
// 删除
int (*delete)(struct Qdisc *, unsigned long);
// 遍历
void (*walk)(struct Qdisc *, struct qdisc_walker * arg);
/* Filter manipulation */
struct tcf_proto ** (*tcf_chain)(struct Qdisc *, unsigned long);
// tc捆绑
unsigned long (*bind_tcf)(struct Qdisc *, unsigned long,
u32 classid);
// tc解除
void (*unbind_tcf)(struct Qdisc *, unsigned long);
/* rtnetlink specific */
// 输出
int (*dump)(struct Qdisc *, unsigned long,
struct sk_buff *skb, struct tcmsg*);
int (*dump_stats)(struct Qdisc *, unsigned long,
struct gnet_dump *);
};
3.4 流控速率控制表结构
struct qdisc_rate_table
{
struct tc_ratespec rate;
u32 data[256];
struct qdisc_rate_table *next;
int refcnt;
};
4. 基本操作
各种流控算法是通过流控操作结构（Qdisc_ops）实现，然后这些操作结构登记到内核的流控链表，在使用时可为网卡构造新的流控结构，将该结构和某种流控操作结构挂钩，这样就实现网卡采用某种策略发送数据进行流控，所有操作在用户空间都可通过tc程序设置。
4.1 Qdisc的一些基本操作
4.1.1 分配新的流控结构
qdisc_alloc
/* net/sched/sch_generic.c */
// 分配新的Qdisc结构, Qdisc的操作结构由函数参数指定
struct Qdisc *qdisc_alloc(struct net_device *dev, struct Qdisc_ops *ops)
{
void *p;
struct Qdisc *sch;
unsigned int size;
int err = -ENOBUFS;
/* ensure that the Qdisc and the private data are 32-byte aligned */
// Qdisc空间按32字节对齐
size = QDISC_ALIGN(sizeof(*sch));
// 增加私有数据空间
size += ops->priv_size + (QDISC_ALIGNTO - 1);
p = kzalloc(size, GFP_KERNEL);
if (!p)
goto errout;
// 确保从缓冲区中的sch到缓冲区结束点空间是32字节对齐的
sch = (struct Qdisc *) QDISC_ALIGN((unsigned long) p);
// 填充字节的数量
sch->padded = (char *) sch - (char *) p;
// +------------------------------------+
// |________|___________________________|
// ^ ^ ^
// | pad | <------ 32*N ------------>|
// p sch
// 初始化链表, 将用于挂接到dev的Qdisc链表
INIT_LIST_HEAD(&sch->list);
// 初始化数据包链表
skb_queue_head_init(&sch->q);
// Qdisc结构参数
sch->ops = ops;
sch->enqueue = ops->enqueue;
sch->dequeue = ops->dequeue;
sch->dev = dev;
// 网卡使用计数增加
dev_hold(dev);
sch->stats_lock = &dev->queue_lock;
atomic_set(&sch->refcnt, 1);
return sch;
errout:
return ERR_PTR(-err);
}
qdisc_create_dflt
调用qdisc_alloc的一个实例，创建default qdisc，new_q = qdisc_create_dflt(sch->dev, &pfifo_qdisc_ops);。
struct Qdisc * qdisc_create_dflt(struct net_device *dev, struct Qdisc_ops *ops)
{
struct Qdisc *sch;
// 分配Qdisc结构
sch = qdisc_alloc(dev, ops);
if (IS_ERR(sch))
goto errout;
// 如果没有初始化函数或者初始化成功, 返回Qdisc结构
if (!ops->init || ops->init(sch, NULL) == 0)
return sch;
// 初始化失败, 释放Qdisc
qdisc_destroy(sch);
errout:
return NULL;
}
还有很多操作，就不详细列出了，具体了解到Linux内核中流量控制(1)，分别为：
qdisc_reset:调用Qdisc操作函数中的reset函数qdisc_destroy:释放Qdiscqdisc_enqueue_tail:将skb包添加到数据队列最后qdisc_dequeue_head:将队列头的数据包出队列qdisc_dequeue_tail:将队列尾的数据包出队列qdisc_reset_queue:复位Qdisc队列qdisc_queue_drop:丢弃Qdisc数据队列尾的数据包qdisc_drop:丢弃数据包qdisc_reshape_fail:整形失败丢包qdisc_lookup:根据句柄查找Qdisc, 句柄是个32位整数用于标识Qdisc的qdisc_leaf:返回指定类别的Qdisc叶节点qdisc_graft:”嫁接”Qdisc, 将新的Qdisc节点添加到父节点作为叶节点dev_graft_qdisc:将qdisc作为顶层Qdisc节点附着于dev设备qdisc_create:在指定的网卡设备上创建新的Qdisc结构qdisc_alloc_handle:分配新句柄qdisc_change:修改Qdisc参数
4.2 Qdisc操作结构(Qdisc_ops)的一些基本操作
register_qdisc(struct Qdisc_ops *qops):登记Qdisc操作结构, 每种排队算法都是通过Qdisc操作结构(Qdisc_ops)实现的unregister_qdisc:拆除Qdisc操作结构qdisc_lookup_ops:根据名称查找;流控操作结构