【正文】 一組過(guò)濾規(guī)則可以包含數(shù)據(jù)流的源/目標(biāo)地址、。分類(lèi)器由其中按優(yōu)先級(jí)順序排列的Filter組成，每個(gè)Filter又可以包含多個(gè)分類(lèi)條目，每個(gè)條目由一組過(guò)濾規(guī)則和數(shù)據(jù)流類(lèi)別標(biāo)志ClassId組成。Linux已實(shí)現(xiàn)的Qdisc有FIFO，CBQ（Class Based Queue），TBF（Token Bucket Filter），dsmark等。Qdisc自身的主要職責(zé)是提供數(shù)據(jù)流的入隊(duì)和出隊(duì)等管理操作，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流的隊(duì)列調(diào)度。 Linux流量控制框架的分析Linux的流量控制采用了面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)思想，整個(gè)流量控制過(guò)程主要由四個(gè)類(lèi)型的功能組件相互協(xié)作完成[11]。本文將以上述的QoS功能模型為基礎(chǔ)，在圖32所示的Linux家庭網(wǎng)關(guān)中實(shí)現(xiàn)UPnP QoS的具體功能，以支持包括家庭網(wǎng)絡(luò)與WAN之間數(shù)據(jù)流，和家庭網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部數(shù)據(jù)流的QoS。這樣，控制點(diǎn)只需要在數(shù)據(jù)流的源設(shè)備配置相應(yīng)的分類(lèi)規(guī)則，在中間設(shè)備上，可以設(shè)置端口接受數(shù)據(jù)流自帶的QoS參數(shù)，以提高數(shù)據(jù)流的處理速度。同時(shí)，為了數(shù)據(jù)流的下一個(gè)QoS設(shè)備可以直接使用數(shù)據(jù)流的優(yōu)先級(jí)信息，在數(shù)據(jù)流從出端口發(fā)送之前，需要將CoS值映射到出端口所在網(wǎng)絡(luò)二層協(xié)議的相關(guān)優(yōu)先級(jí)標(biāo)志上。接下來(lái)的處理過(guò)程與數(shù)據(jù)流通過(guò)二層橋轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)相同。如果數(shù)據(jù)流需要經(jīng)過(guò)三層轉(zhuǎn)發(fā)，為了支持IP數(shù)據(jù)包在三層的QoS技術(shù)，如DSCP，首先需要將數(shù)據(jù)流的CoS優(yōu)先級(jí)轉(zhuǎn)化為IP數(shù)據(jù)包頭的DSCP值，再根據(jù)相應(yīng)的DSCP策略對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行流量控制。數(shù)據(jù)流在入端口根據(jù)設(shè)置規(guī)則獲得相應(yīng)的CoS優(yōu)先級(jí)之后，網(wǎng)關(guān)設(shè)備將根據(jù)數(shù)據(jù)流的信息（如目標(biāo)地址等）判斷對(duì)該數(shù)據(jù)流直接進(jìn)行二層橋轉(zhuǎn)發(fā)還是送往三層協(xié)議模塊進(jìn)行處理。否則，將數(shù)據(jù)流CoS值設(shè)置為與Best Effort處理方式對(duì)應(yīng)的值0。如果在入端口沒(méi)有找到匹配的規(guī)則，則檢查入端口是否配置為信任數(shù)據(jù)流原有的QoS設(shè)置，如VLAN優(yōu)先級(jí)、DSCP或IP Precedence。用戶可在各個(gè)端口為數(shù)據(jù)流配置分類(lèi)器，其內(nèi)容包括數(shù)據(jù)流特征以及為數(shù)據(jù)流設(shè)置的CoS（TrafficImportanceNumber）值。數(shù)據(jù)流按照其CoS優(yōu)先級(jí)調(diào)度轉(zhuǎn)發(fā)。該模型以UPnP QoS標(biāo)準(zhǔn)中數(shù)據(jù)流的TrafficImportanceNumber為基礎(chǔ)，不依賴(lài)于設(shè)備中具體QoS功能的實(shí)現(xiàn)技術(shù)。UPnP QoS標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有對(duì)設(shè)備如何實(shí)現(xiàn)TrafficImportanceNumber及相關(guān)的QoS功能進(jìn)行說(shuō)明。UserImportanceNumber反映數(shù)據(jù)流對(duì)應(yīng)的用戶優(yōu)先級(jí)，與策略中的AdmissionPolicy一起用于數(shù)據(jù)流的接入控制。本章將重點(diǎn)分析和討論QoSDevice實(shí)際QoS功能在家庭網(wǎng)關(guān)中的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，及其與上層QoSDevice服務(wù)之間接口的實(shí)現(xiàn)。由于UPnP QoSDevice服務(wù)功能將依賴(lài)于第四章中對(duì)QoS功能的實(shí)現(xiàn)及其相關(guān)接口，因此QoSDevice服務(wù)功能的實(shí)現(xiàn)將在第四章中進(jìn)行討論。由于UPnP QoS標(biāo)準(zhǔn)并未限制UPnP QoS服務(wù)所依賴(lài)的UPnP設(shè)備類(lèi)型，本文決定在Linux家庭網(wǎng)關(guān)對(duì)應(yīng)的UPnP IGD設(shè)備上實(shí)現(xiàn)UPnP QoS的三個(gè)服務(wù)，同時(shí)，考慮到應(yīng)用和開(kāi)發(fā)的便捷性，UPnP QoS控制點(diǎn)也在該網(wǎng)關(guān)設(shè)備上實(shí)現(xiàn)。本文將在第四章中基于QoS功能子模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，給出QoSDevice服務(wù)功能的實(shí)現(xiàn)方式。在UPnP QoS標(biāo)準(zhǔn)的定義中并沒(méi)有指定第二個(gè)子模塊的實(shí)現(xiàn)方式以及兩個(gè)子模塊之間的接口。在QoSPolicyHolder服務(wù)操作的實(shí)現(xiàn)中，通過(guò)對(duì)指定XML文件的讀寫(xiě)完成QoS策略庫(kù)的存取。普通文件的存儲(chǔ)方式則更易于實(shí)現(xiàn)。3. 策略庫(kù)的存儲(chǔ)方式策略庫(kù)可以普通文本文件、XML描述文件或數(shù)據(jù)庫(kù)的方式進(jìn)行存儲(chǔ)。1. GetTrafficPolicy 該操作以RequestedTrafficDescriptor作為輸入?yún)?shù)，首先根據(jù)輸入?yún)?shù)中的數(shù)據(jù)流特征信息TrafficId查詢策略庫(kù)中對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)流，然后讀取數(shù)據(jù)流對(duì)應(yīng)的策略信息，并以XML格式組成返回參數(shù)TrafficPolicy。UPnP QoS標(biāo)準(zhǔn)中為該服務(wù)定義的UPnP操作只有GetTrafficPolicy，用于控制點(diǎn)查詢某個(gè)數(shù)據(jù)流的QoS策略。該操作以XML描述結(jié)構(gòu)TrafficDescriptor作為返回參數(shù)，可以通過(guò)調(diào)用QD:GetQoSState操作完成。3. UpdateTrafficQoS 對(duì)于該操作，首先需要調(diào)用QD:ReleaseTrafficQoS操作取消數(shù)據(jù)流的QoS設(shè)置，然后按照RequestTrafficQoS的處理流程進(jìn)行數(shù)據(jù)流QoS的設(shè)置。圖表 16圖37 RequestTrafficQoS請(qǐng)求響應(yīng)流程圖本文中的QoSManager模塊的實(shí)現(xiàn)不支持?jǐn)?shù)據(jù)流的接入控制功能。在UPnP QoS標(biāo)準(zhǔn)中，QoSManager服務(wù)包括以下四個(gè)UPnP操作：RequestTrafficQoS，RelaeseTrafficQoS，UpdateTrafficQoS和BrowseAllTrafficDescriptor，在本文的設(shè)計(jì)中，它們分別對(duì)應(yīng)到QoSManager模塊的外部接口。UPnP ，本節(jié)將討論各服務(wù)具體功能的實(shí)現(xiàn)方式。本文中將Linux Shell作為UPnP QoS控制點(diǎn)的操作界面，控制點(diǎn)后臺(tái)進(jìn)程將處理用戶的請(qǐng)求并將相關(guān)結(jié)果顯示在終端上。當(dāng)接收到訂閱事件時(shí)，控制點(diǎn)功能函數(shù)將調(diào)用事件處理函數(shù)IGDControlPointHandleEvent，該函數(shù)將根據(jù)具體的事件類(lèi)型進(jìn)行相應(yīng)處理。5. 事件訂閱和處理用戶根據(jù)讀取到的UPnP QoS服務(wù)描述信息的具體內(nèi)容，可對(duì)感興趣的服務(wù)參數(shù)發(fā)送事件訂閱請(qǐng)求。4. 發(fā)送操作請(qǐng)求首先需要構(gòu)造UpnP QoS操作請(qǐng)求，對(duì)于不要求輸入?yún)?shù)的UPnP操作，通過(guò)UpnpMakeAction接口構(gòu)造請(qǐng)求命令，對(duì)于要求參數(shù)的UPnP操作，通過(guò)循環(huán)調(diào)用UpnpAddToAction接口將各個(gè)輸入?yún)?shù)添加到請(qǐng)求命令。并且可通過(guò)類(lèi)型參數(shù)設(shè)置指定查詢的具體內(nèi)容：l ssdp:all － 查詢網(wǎng)絡(luò)中所有UPnP設(shè)備；l upnp:rootdevice － 查詢網(wǎng)絡(luò)中的UPnP根設(shè)備；l uuid:device － UUID 查詢網(wǎng)絡(luò)中UUID一致的UPnP設(shè)備；l urn:schemasupnporg:device:deviceType:v － 查詢網(wǎng)絡(luò)中特定版本和設(shè)備類(lèi)型的UPnP設(shè)備；l urn:schemasupnporg:service:serviceType:v － 查詢網(wǎng)絡(luò)中特定版本和服務(wù)類(lèi)型的UPnP服務(wù)；當(dāng)設(shè)備或服務(wù)返回查詢結(jié)果時(shí)，libupnp SDK底層服務(wù)將調(diào)用控制點(diǎn)的功能函數(shù)IGDControlPointCallbackEventHandler對(duì)返回信息進(jìn)行處理。2. UPnP QoS控制點(diǎn)關(guān)閉UPnP QoS控制點(diǎn)的關(guān)閉通過(guò)接口IGDControlPointStop完成，該接口首先調(diào)用libupnp SDK的UpnpUnRegisterClient接口關(guān)閉控制點(diǎn)，再調(diào)用接口UpnpFinish停止UPnP SDK的相關(guān)服務(wù)功能。本文中UpnP QoS的控制點(diǎn)功能回調(diào)函數(shù)為IGDControlPointCallbackEventHandler。以下是本文中UPnP QoS控制點(diǎn)主要操作的實(shí)現(xiàn)方法，控制點(diǎn)的開(kāi)發(fā)基于libupnp SDK。 UPnP QoS控制點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)UPnP QoS控制點(diǎn)作為本文中UPnP QoS系統(tǒng)的客戶端，用于向QoSManager發(fā)送數(shù)據(jù)流QoS設(shè)置和查詢請(qǐng)求，同時(shí)也可以設(shè)置和查詢QoSPolicyHolder中的數(shù)據(jù)流策略信息。libupnp SDK底層服務(wù)接收到控制點(diǎn)的請(qǐng)求之后，將調(diào)用UPnP IGD的功能入口函數(shù)，該函數(shù)將判斷請(qǐng)求類(lèi)型并對(duì)事件訂閱請(qǐng)求直接處理，對(duì)于操作控制請(qǐng)求則根據(jù)請(qǐng)求的服務(wù)類(lèi)型轉(zhuǎn)發(fā)到對(duì)應(yīng)的UPnP QoS服務(wù)模塊，各模塊則根據(jù)相應(yīng)的操作名稱(chēng)調(diào)用對(duì)應(yīng)的功能接口。UPnP QoS服務(wù)各類(lèi)功能的URL在設(shè)備描述文檔的服務(wù)字段中列出，包括控制URL和事件URL。其格式如下：actionList /*服務(wù)操作列表*/ action /*服務(wù)操作描述*/ name變量名稱(chēng)/name argumentList argument name參數(shù)名/name retval / /*標(biāo)識(shí)該參數(shù)是返回值*/ relatedStateVariable相關(guān)狀態(tài)變量/relatedStateVariable direction參數(shù)屬性（輸入/輸出）/direction /argument /argumentList /action/actionListserviceStateTable /*服務(wù)狀態(tài)列表*/ stateVariable sendEvents=yes /*該狀態(tài)變量是否支持事件訂閱*/ name狀態(tài)變量名/name dataType數(shù)據(jù)類(lèi)型/dataType allowedValueRange minimum最小值/minimum maximum最大值/maximum step步進(jìn)值/step /allowedValueRange defaultValue缺省值/defaultValue /stateVariable/serviceStateTable本文中UPnP QoS三個(gè)服務(wù)的描述文檔分別是：、當(dāng)IGD設(shè)備啟動(dòng)之后，libupnp SDK的底層服務(wù)可以根據(jù)設(shè)備描述文檔向網(wǎng)絡(luò)廣播UPnP IGD設(shè)備及其服務(wù)。在UPnP IGD設(shè)備描述文檔的服務(wù)列表中，指定了各UPnP QoS服務(wù)的描述文檔位置。UpnpNotify會(huì)根據(jù)該服務(wù)描述文檔中支持的事件類(lèi)型和變量的變化情況決定為哪些變量的發(fā)送更新事件。當(dāng)外部操作或底層變化需要對(duì)UPnP IGD設(shè)備中UPnP QoS服務(wù)的某個(gè)狀態(tài)變量進(jìn)行更新時(shí)，進(jìn)程將在相應(yīng)的處理中調(diào)用IGDDeviceSetStateTableVar接口完成變量更新和事件發(fā)送操作。所有的UPnP請(qǐng)求都以HTTP協(xié)議進(jìn)行內(nèi)容傳輸，其參數(shù)和返回值采用XML文本格式。l UPNP_CONTROL_ACTION_REQUEST：UPnP IGD操作控制請(qǐng)求，對(duì)應(yīng)處理函數(shù)為IGDDeviceHandleActionRequest。l UPNP_CONTROL_GET_VAR_REQUEST：UPnP IGD變量取值請(qǐng)求，對(duì)應(yīng)處理函數(shù)為IGDDeviceHandleGetVarRequest。3. UPnP請(qǐng)求響應(yīng)當(dāng)UPnP IGD設(shè)備接收到網(wǎng)絡(luò)中的UPnP請(qǐng)求時(shí)，將請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)到UPnP IGD的功能入口函數(shù)，該函數(shù)根據(jù)UPnP請(qǐng)求的類(lèi)型，分別調(diào)用對(duì)應(yīng)的處理接口：l UPNP_EVENT_SUBSCRIPTION_REQUEST：UPnP IGD事件訂閱請(qǐng)求，對(duì)應(yīng)處理函數(shù)為IGDDeviceHandleSubscriptionRequest。2. 設(shè)備的關(guān)閉和退出當(dāng)UPnP IGD設(shè)備進(jìn)程收到“SIGINT”信號(hào)時(shí)，將調(diào)用IGDDeviceStop接口完成設(shè)備的關(guān)閉和退出。這些信息以XML和HTML格式存儲(chǔ)在設(shè)備啟動(dòng)時(shí)注冊(cè)的Web服務(wù)目錄中。最后通過(guò)UpnpSendAdvertisement函數(shù)向網(wǎng)絡(luò)廣播UPnP IGD設(shè)備服務(wù)。UpnpRegisterRootDevice函數(shù)用于注冊(cè)UPnP IGD設(shè)備，在該函數(shù)參數(shù)中，需要提供IGD設(shè)備的功能入口函數(shù)IGDDeviceCallbackEventHandler。首先，調(diào)用UpnpInit接口初始化UPnP SDK。圖34為UPnP IGD的安裝和初始化流程。No.接口名稱(chēng)功能描述類(lèi)型1IGDDeviceCallbackEventHandlerUPnP IGD的功能入口外部接口2IGDStateTableInit初始化UPnP IGD狀態(tài)外部接口3IGDDeviceStop關(guān)閉和停止UPnP IGD設(shè)備外部接口4IGDDeviceHandleSubscriptionRequest處理控制點(diǎn)的事件訂閱請(qǐng)求內(nèi)部接口5IGDDeviceHandleGetVarRequest處理控制點(diǎn)的變量取值請(qǐng)求內(nèi)部接口6IGDDeviceHandleActionRequest處理控制點(diǎn)的功能調(diào)用請(qǐng)求內(nèi)部接口7IGDDdeviceSetStateTableVar更新設(shè)備服務(wù)的狀態(tài)變量，并發(fā)送事件通知內(nèi)部接口表格 5表31 UPnP IGD設(shè)備接口各接口的訪問(wèn)關(guān)系如圖33所示：圖表 13圖34 UPnP IGD接口訪問(wèn)關(guān)系圖其中UpnpAcceptSubscription、UpnpNotify、UpnpUnRegisterRootDevice和UpnpFinish為libupnp SDK的API。本文中，UPnP IGD設(shè)備的主要接口如表31所示。操作控制請(qǐng)求的處理則由相應(yīng)的服務(wù)模塊完成。UPnP ，其格式如下：serviceList service serviceTypeUpnP QoS服務(wù)類(lèi)型/serviceType serviceIdUPnP QoS服務(wù)ID/serviceId controlURLUPnP QoS服務(wù)控制URL/controlURL eventSubURL UPnP QoS服務(wù)事件URL /eventSubURL SCPDURL UPnP QoS服務(wù)XML描述文檔/SCPDURL /service/serviceListU