随着网络通信技术和家用路由器的发展,越来越多的网络智能设备需要接入家庭网关。目前家用路由器的网络流量控制主要基于Linux内核实现,在网络接口发送数据包之前进行流量控制,存在缺少全局管理、流量整形策略单一、原有机制繁琐复杂等问题。本文基于Linux内核,设计并实现门槛低、通用性较强的网络流量控制功能,在实际场景中提升家用路由器网络服务质量,为用户提供更好的上网体验。本文首先介绍网络流量控制在家用路由器上的应用和国内外相关研究现状,针对目前家用路由器在网络流量控制方面的不足,设计实现网络流量控制。本文从Linux内核协议栈全局收发包过程和流量出口点两个方向对网络流量控制进行优化设计,实现数据包快速转发和流量整形两个关键模块。针对快速转发模块,在Linux原有协议栈转发流程基础上设计并实现快速转发模块。新增快速转发路径,精简数据包转发过程,跳过协议栈处理流程。在协议栈中学习网络层转发路径和桥转发路径,实现网络层和数据链路层的快速转发。使用哈希查找算法和RCU锁机制管理快速转发缓存表,提高表项访问效率。针对流量整形模块,在流量出口处使用优先级算法和随机公平队列算法调度数据包出队,采用令牌桶和速率表结合的方式,根据用户空间限速规则控制数据包发送速率。针对入网设备可同时设置多个限速规则,并以最小速率限制数据包发送,解决家用路由器限速规则单一问题。设计实现应用层调用接口,规定用户空间和内核空间对限速规则的描述格式,提高模块的可移植性和易用性。最后将流量控制应用于家用路由器中,设计测试用例并搭建测试环境,测试结果表明本文实现的网络流量控制能够在一定程度上提升家用路由器转发性能,能够同时设置多种限速规则控制网络流量发送。