Kształtowanie ruchu z qos-scripts w OpenWRT

Każdy bardziej zaawansowany administrator sieci prędzej czy później będzie chciał wdrożyć na swoim routerze wyposażonym w firmware OpenWRT pewien mechanizm QoS umożliwiający kształtowanie ruchu sieciowego. Ci, którzy się za ten temat zabierali, wiedzą, że nie jest on prosty w realizacji. Zwłaszcza, gdy chce się cały ten system zarządzania pakietami skonfigurować od podstaw przy pomocy narzędzi takich jak iptables , tc oraz ip . Z tego też względu OpenWRT umożliwia nam nieco prostszą w konfiguracji alternatywę polegającą na zainstalowaniu narzędzi zawartych w pakietach wshaper , qos-scripts lub sqm-scripts . Trzeba przy tym pamiętać, że mechanizm, który zostanie stworzony z wykorzystaniem jednego z tych w/w pakietów nie będzie tak elastyczny jak przy ręcznej konfiguracji od podstaw. Niemniej jednak, w tym artykule postaramy się ogarnąć kształtowanie ruchu przy pomocy tych pakietów.

Wshaper, qos-scripts i sqm-scripts

Przede wszystkim, jeśli ktoś jest zainteresowany ręczną konfiguracją mechanizmu QoS w OpenWRT, to odsyłam go do tego artykułu. My tutaj skupimy się na wyborze odpowiednich narzędzi tak, by możliwie bezproblemowo zaimplementować na routerze kształtowanie ruchu.

W OpenWRT mamy z grubsza trzy pakiet, które udostępniają nam możliwość implementacji mechanizmu QoS. Są to wshaper , qos-scripts lub sqm-scripts . Jak możemy wyczytać pod tym linkiem, wshaper nie jest już rozwijany i lepszą alternatywą jest korzystanie z qos-scripts lub sqm-scripts . Ten ostatni ma wsparcie w LUCI (graficzna nakładka na OpenWRT). My jednak będziemy korzystać z konsoli i potrzebny nam będzie pakiet qos-scripts . Logujemy się zatem na router i instalujemy wspomniany pakiet. Razem z nim zostanie pociągniętych szereg zależności. Dlatego też upewnijmy się, że mamy około 400 KiB wolnego miejsca na pamięci flash:

# opkg update
# opkg install qos-scripts

Konfiguracja qos-scripts

Konfiguracja dla skryptów dostarczanych w pakiecie qos-scripts znajduje się w pliku /etc/config/qos . Sam plik jest dość obszerny ale w zasadzie interesować nas będzie tylko jego górna połowa, a konkretnie ta poniższa część:

Interfejsy

Blok config interface wan określa interfejs, na którym ruch pakietów będzie ulegał kształtowaniu. Standardowo jest określony tylko jeden interfejs i jest to ten, przez który pakiety lecą do internetu. Jak widzimy wyżej na fotce, w tym bloku mamy określone 4 opcje:

• classgroup -- przypisuje grupy klas do danego interfejsu.
• enabled -- włącza kształtowanie ruchu na tym interfejsie.
• upload oraz download -- definiują parametry łącza (w kbit/s).

Standardowo qos-scripts jest wyłączony dla interfejsu wan i trzeba go włączyć przestawiając opcję enabled na 1 . Musimy także dostosować sobie odpowiednio opcje upload i download tak, by odpowiadały parametrom technicznym łącza naszego ISP. Można nieco niższe wartości ustawić w przypadku, gdy kształtowanie ruchu nie realizuje swojego zadania.

Bloków config interface można definiować dowolną ilość. Trzeba tylko określić nazwę interfejsu, która widoczna jest w pliku /etc/config/network .

Klasy

By zrozumieć opcję classgroup , która została wykorzystana w bloku config interface wan , musimy zajrzeć niżej do pliku /etc/config/qos . Mamy tam mniej więcej taki kod:

Interesuje nas tutaj config classgroup "Default" . Mamy zdefiniowane dwie opcje:

• classes -- zawiera nazwy wykorzystywanych klas.
• default -- określa klasę domyślą z tych określonych w classes .

Na powyższej fotce mamy również rozpisaną konfigurację poszczególnych klas. Z grubsza rzecz ujmując, każda klasa inaczej traktuje pakiety, które trafiają na interfejs sieciowy. W ten sposób można nadać określonym pakietom wyższy priorytet i przyśpieszyć proces ich przetwarzania, co skutkuje redukcją opóźnień. Standardowo mamy zdefiniowanych kilka klas, które w zasadzie powinny wystarczyć na ogarnięcie ruchu, który przepływa przez domowy router.

Nigdzie nie znalazłem jakiejś przyzwoitej dokumentacji opisującej opcje w blokach config class , także trzeba się posiłkować nazwami klas. Pod tym linkiem znajduje się także informacja, że klasa Priority lepiej się nadaje do nadawania priorytetu małym pakietom, chyba do 400 bajtów oraz, że klasa Express bardziej sprawdza się przy większych pakietach (do 1000 bajtów). Trzeba zatem rozważnie dobierać te klasy. Klas zaś domyślnie mamy cztery, z których Normal jest klasą domyślą, gdzie trafia ruch niesklasyfikowany.

Podobnie jak w przypadku bloku config interface , również blok config classgroup może być definiowany wielokrotnie. Trzeba tylko dobrać nazwę i zestaw klas.

Reguły

Jeśli chcemy nadać wyższy priorytet określonym pakietom, to korzystamy z reguł. Popatrzymy jeszcze raz na fotkę, na której są widoczne reguły.

Poza blokami config classify mamy tam również inne bloki: config reclassify oraz config default . Co one oznaczają i czym się one różnią od config classify ? Wszystkie te reguły odnoszą się do iptables . Generalnie to chodzi o kolejność reguł w filtrze, co warunkuje możliwość przepisywania oznaczeń połączeń. Zatem config classify markuje wstępnie wszystkie nowe połączenia. Jeśli zajdzie potrzeba przepisania oznaczeń, np. za sprawą dopasowania pakietu po protokole i wielkości, wtedy trzeba taki pakiet oznaczyć dwukrotnie i do tego celu potrzebny jest config reclassify . Z kolei config default odnosi się do pakietów, które nie zostały dopasowane do żadnych reguł.

Wszystkie reguły umieszczone w pliku /etc/config/qos są przetwarzane w pewnej kolejności. Przede wszystkim ma znaczenie typ danej reguły. Najpierw są przetwarzane reguły mające config classify , później config reclassify i na końcu config default . Kolejność występowania reguł tego samego typu również ma znaczenie.

Poniżej znajduje się rozpiska opcji, w oparciu o które pakiety mogą zostać dopasowane (można definiować kilka jednocześnie):

• target -- jedna z klas (standardowo Priority, Express, Normal i Bulk).
• proto -- protokół.
• srchost -- adres źródłowy lub notacja CIDR.
• dsthost -- adres docelowy lub notacja CDIR.
• ports -- porty oddzielone przecinkami.
• srcports -- porty źródłowe.
• dstports -- porty docelowe.
• portrange -- zakres portów.
• pktsize -- rozmiar pakietu.
• tcpflags -- flagi protokołu TCP.
• mark -- oznaczenie pakietu w iptables .
• connbytes -- liczba bajtów lub pakietów.
• tos -- pole "Type of Service" w nagłówku IP.
• dscp -- pole "Differentiated services code point" w nagłówku IP.
• direction -- kierunek przepływu pakietów in lub out .

Część dopasowań opiera się o określone moduły filtra iptables . Prawdopodobnie będzie wymagana instalacja dodatkowych pakietów, by móc skorzystać z części tych powyższych opcji. Więcej informacji na temat tych modułów można znaleźć tutaj.