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Linux高级流量控制tc使用

在做MHA测试的时候，有一个重要的环节就是测试MHA Manager节点和Master节点的网络情况，如果产生了抖动，那么MHA本身提供了一个参数secondary_check来保证，但是如果你的部署环境中是一主一从的话，这个参数就不会起作用了，因为latest slave和oldest slave是同一个库，简单来说，连不上就是连不上了，至于切还是不切，这个还不好说。我们测试的场景下，有时候切，有时候不切。所以我们原本测试的MHA0.57版本就降级为了0.56，仔细测试发现，其实也存在这样的问题，综合再三，我们就把secondary_check给取消了，直接在MHA的代码里调整了超时次数的配置（默认是4次）。

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接下来的问题来了，如果做更深入的测试，我们势必需要完整的模拟网络的抖动情况,这个时候传统的service network stop ; sleep xxx; service network start的方式就会受限了。潜在的一个原因就是重启服务以后，VIP就没有了。

但是基本能够模拟出MHA的场景，保证在指定的时间范围内出现抖动而不会误切。

所以经过全方位的测试，我们心里有底了，那些方面该怎么调整，那些细节需要继续深究，都有了一些心得和体会。

但是网络的测试其实感觉还是不够彻底，毕竟真实的网络抖动不会网卡不可用，而是网络超时，丢包等等。

所以如果能够尽可能模拟出网络问题，配合MHA来联调测试，就能够基本模拟出真实的问题场景了。所以tc这个方案就进入了我的视线。

Linux的网络流控，控发不控收 , 所以只能对产生瓶颈网卡处的发包速率进行控制 , 流量控制过程分二种（以下内容参考自https://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/1412_xiehy_tc/index.html）

  1. 队列控制 即 QOS, 瓶颈处的发送队列的规则控制，常见的有 SFQ PRIO

  2. 流量控制 即带宽控制 , 队列的排队整形， 一般为 TBF HTB

    Linux 流量控制算法分二种：

  3. 无类算法 用于树叶级无分支的队列，例如：SFQ

  4. 分类算法 用于多分支的队列，例如：PRIO TBF HTB

而涉及到的流控算法SFQ和TBF都是需要简单了解的。

SFQ(Stochastic Fairness Queueing 随机公平队列 ) 是公平队列算法家族中的一个简单实现 . 它的精确性不如其它的方法 , 但实现了高度的公平 , 需要的计算量亦很少 .

其中SFQ 只会发生在数据发生拥堵 , 产生等待队列的网卡上，出口网卡若无等待队列 ,SFQ 也不起作用 ...

令牌桶过滤器 (TBF) 是一个简单的队列规定 : 只允许以不超过事先设定的速率到来的数据包通过 , 但可能允许短暂突发流量朝过设定值 .

首先简单模拟网络超时100ms

使用如下的命令，网卡的情况具体对待，修改配置即可。

# tc qdisc add dev eth2 root netem delay 100ms

如果在本机ping测试。延时还是很低的。0.0x级别。

[root@oel642 ~]# ping 192.168.253.129

PING 192.168.253.129 (192.168.253.129) 56(84) bytes of data.

64 bytes from 192.168.253.129: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.011ms

64 bytes from 192.168.253.129: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.044ms

64 bytes from 192.168.253.129: icmp_seq=3 ttl=64 time=0.051ms

而如果设置了超时选项，就会很均匀的产生指定的延时。

[root@oel643 ~]# ping 192.168.253.129

PING 192.168.253.129 (192.168.253.129) 56(84) bytes of data.

64 bytes from 192.168.253.129: icmp_seq=1 ttl=64 time=202 ms

64 bytes from 192.168.253.129: icmp_seq=2 ttl=64 time=101ms

64 bytes from 192.168.253.129: icmp_seq=3 ttl=64 time=101ms

64 bytes from 192.168.253.129: icmp_seq=4 ttl=64 time=101ms

64 bytes from 192.168.253.129: icmp_seq=5 ttl=64 time=100ms

取消tc的设置，可以使用

tc qdisc del dev eth2 root netem

如下的方式会产生一个范围的延时，比如默认延时100毫秒，上下浮动10毫秒。

[root@oel642 ~]# tc qdisc add dev eth2 root netem delay 100ms 10ms

ping的结果如下：

64 bytes from 192.168.253.129: icmp_seq=278 ttl=64 time=98.3 ms

64 bytes from 192.168.253.129: icmp_seq=279 ttl=64 time=99.1 ms

64 bytes from 192.168.253.129: icmp_seq=280 ttl=64 time=93.4 ms

64 bytes from 192.168.253.129: icmp_seq=281 ttl=64 time=95.5 ms

还有几类网络情况需要考虑，比如丢包。在流量劫持的场景中，丢包率是一个需要重点关注的场景。

我们可以玩得大一些，丢包率10%，那是比较严重的问题了。

[root@oel642 ~]# tc qdisc add dev eth2 root netem loss 10%

ping的结果如下，可以看到小结的部分，丢包率是基本在10%的基本范围内，目前是8%。

64 bytes from 192.168.253.129: icmp_seq=421 ttl=64 time=0.486 ms

64 bytes from 192.168.253.129: icmp_seq=422 ttl=64 time=0.413 ms

64 bytes from 192.168.253.129: icmp_seq=423 ttl=64 time=0.616 ms

^C

--- 192.168.253.129 ping statistics ---

426 packets transmitted, 390 received, 8% packet loss, time 425724ms

rtt min/avg/max/mdev = 0.144/64.257/120.621/49.069 ms

如果数据包有重复的情况下，该如何处理。比如重复包的比例，我们设置为50%。

>tc qdisc add dev eth2 root netem duplicate 50%

使用ping的结果如下：

PING 192.168.253.128 (192.168.253.128) 56(84) bytes of data.

64 bytes from 192.168.253.128: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.402 ms

64 bytes from 192.168.253.128: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.409 ms (DUP!)

64 bytes from 192.168.253.128: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.788 ms

64 bytes from 192.168.253.128: icmp_seq=3 ttl=64 time=0.887 ms

64 bytes from 192.168.253.128: icmp_seq=4 ttl=64 time=0.721 ms

64 bytes from 192.168.253.128: icmp_seq=4 ttl=64 time=0.757 ms (DUP!)

64 bytes from 192.168.253.128: icmp_seq=5 ttl=64 time=1.33 ms

比如产生坏包的情况。

tc qdisc add dev eth2 root netem corrupt 50%

ping的结果如下：

64 bytes from 192.168.253.128: icmp_seq=51 ttl=64 time=0.468 ms

64 bytes from 192.168.253.128: icmp_seq=52 ttl=64 time=0.822 ms

wrong data byte #23 should be 0x17 but was 0x15

#16 10 11 12 13 14 15 16 15 18 19 1a 1b 1c 1d 1e 1f 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 2a 2b 2c 2d 2e 2f

#48 30 31 32 33 34 35 36 37

64 bytes from 192.168.253.128: icmp_seq=53 ttl=64 time=1.71 ms

wrong data byte #53 should be 0x35 but was 0x37

#16 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 1a 1b 1c 1d 1e 1f 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 2a 2b 2c 2d 2e 2f

#48 30 31 32 33 34 37 36 37

64 bytes from 192.168.253.128: icmp_seq=54 ttl=64 time=0.000 ms

64 bytes from 192.168.253.128: icmp_seq=56 ttl=64 time=0.000 ms

如果包是乱序的，我们可以加入随机性，25%的包立即发送，其他的包延时10毫秒，系数为50%

[root@oel641 ~]# tc qdisc change dev eth2 root netem delay 10ms reorder 25% 50%

ping的结果如下所示：

64 bytes from 192.168.253.128: icmp_seq=200 ttl=64 time=1.24 ms

64 bytes from 192.168.253.128: icmp_seq=201 ttl=64 time=0.587 ms

64 bytes from 192.168.253.128: icmp_seq=202 ttl=64 time=1.01 ms

64 bytes from 192.168.253.128: icmp_seq=203 ttl=64 time=0.790 ms

64 bytes from 192.168.253.128: icmp_seq=204 ttl=64 time=0.998 ms

64 bytes from 192.168.253.128: icmp_seq=205 ttl=64 time=0.285 ms

64 bytes from 192.168.253.128: icmp_seq=206 ttl=64 time=0.882 ms

如果更复杂的场景呢，比如我们可以考虑加入流量的限制，网速控制在256k，最大延迟为50ms

[root@oel641 ~]# tc qdisc add dev eth2 root handle 1:0 netem delay 100ms

[root@oel641 ~]# tc qdisc add dev eth2 parent 1:1 handle 10: tbf rate 256kbit burst 10000 latency 50ms

速率 256kbit 突发传输 10k 最大延迟 50ms

如果不做流量控制，默认的情况下，传输可以达到90M美妙。

[root@oel642 ~]# scp 192.168.253.128:~/Percona-Server-5.6.14-rel62.0-483.Linux.x86_64.tar.gz .

Percona-Server-5.6.14-rel62.0-483.Linux.x86_64.tar.gz 100% 93MB 92.9MB/s 00:01

而如果设置了流量控制的场景，就绝对保持在一个指定范围内。

[root@oel642 ~]# scp 192.168.253.128:~/Percona-Server-5.6.14-rel62.0-483.Linux.x86_64.tar.gz .

Percona-Server-5.6.14-rel62.0-483.Linux.x86_64.tar.gz 0% 208KB 16.8KB/s 1:34:05 ETA

当然上面的场景都需要在测试环境先模拟一下，要不出现意料之外的问题就得不偿失了。
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