如何在 Linux 下使用 TC 優雅的實現網絡限流

作者：陳少文 2022-09-01 13:12:53

系統 Linux

TC 是 Linux 下提供的流量控制工具，也是 Cilium/eBPF 等網絡組件的核心基礎設施之一。

一. Linux 下的流量控制原理

通過對包的排隊，我們可以控制數據包的發送方式。這種控制，稱之為數據整形，shape the data，包括對數據的以下操作:

增加延時
丟包
重新排列
重復、損壞
速率控制

在 qdisc-class-filter 結構下，對流量進行控制需要進行三個步驟:

創建 qdisc 隊列

上面提到 Linux 是通過包的排隊進行流量的控制，那么首先得有一個隊列。

創建 class 分類

class 實際上，就是劃分流量策略分類。比如劃分兩檔流量限速 10MBps、20MBbs。

創建 filter 過濾

雖然創建了 class 分類，但是并沒有將任何的 IP、Port 綁定到 class 上，此時并不會有控制作用。還需要創建 filter 將指定的 IP、Port 綁定到 class 上，才能使流量控制 class 生效于資源。

TC 是 Linux 下提供的流量控制工具，也是 Cilium/eBPF 等網絡組件的核心基礎設施之一。

二. 限制指定 IP、Port 對本機的訪問速度

2.1 查看網卡

ifconfig
eth0: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1500
       inet 1.1.1.1  netmask 255.255.254.0  broadcast 1.1.1.1
       inet6 1::1:1:1:1  prefixlen 64  scopeid 0x20<link>
       ether 1:1:1:1:1:1  txqueuelen 1000  (Ethernet)
       RX packets 2980910  bytes 2662352343 (2.4 GiB)
       RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0
       TX packets 1475969  bytes 122254809 (116.5 MiB)
       TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0

2.2 配置 qdisc-class-filter

創建 qdisc 根隊列

tc qdisc add dev eth0 root handle 1: htb default 1

創建第一級 class 綁定所有帶寬資源

注意這里的單位是 6 MBps，也就是 48 Mbps。

tc class add dev eth0 parent 1:0 classid 1:1 htb rate 6MBps burst 15k

創建子分類 class

可以創建多個子分類，對資源的流量進行精細化管理。

tc class add dev eth0 parent 1:1 classid 1:10 htb rate 6MBps ceil 10MBps burst 15k

這里 ceil 設置的是上限，正常情況下限速為 6MBps，但網絡空閑時，可以達到 10 MBps。

創建過濾器 filter，限制 IP

tc filter add dev eth0 protocol ip parent 1:0 prio 1 u32 match ip dst 1.2.3.3 flowid 1:10

這里對 1.2.3.4 進行限制帶寬為 1:10，也就是 6MBps。當然，你也可以直接給網段 1.2.0.0/16 加 class 策略。

2.3 查看并清理配置

查看 class 配置

tc class show dev eth0
class htb 1:10 parent 1:1 leaf 10: prio 0 rate 48Mbit ceil 80Mbit burst 15Kb cburst 1600b  
class htb 1:1 root rate 48Mbit ceil 48Mbit burst 15Kb cburst 1590b

查看 filter 配置

tc filter show dev eth0
filter parent 1: protocol ip pref 1 u32 chain 0  
filter parent 1: protocol ip pref 1 u32 chain 0 fh 800: ht divisor 1  
filter parent 1: protocol ip pref 1 u32 chain 0 fh 800::800 order 2048 key ht 800 bkt 0 flowid 1:10 not_in_hw  
 match 01020303/ffffffff at 16

清理全部配置

tc qdisc del dev eth0 root

三. 限制本機對指定 IP、Port 的訪問速度

由于排隊規則主要是基于出口方向，不能對入口方向的流量（Ingress）進行限制。因此，我們需要將流量重定向到 ifb 設備上，再對 ifb 的出口流量（Egress）進行限制，以最終達到控制的目的。

3.1 啟用虛擬網卡

將在 ifb 設備

modprobe ifb numifbs=1

啟用 ifb0 虛擬設備

ip link set dev ifb0 up

3.2 配置 qdisc-class-filter

添加 qdisc

tc qdisc add dev eth0 handle ffff: ingress

重定向網卡流量到 ifb0

tc filter add dev eth0 parent ffff: protocol ip u32 match u32 0 0 action mirred egress redirect dev ifb0

添加 class 和 filter

tc qdisc add dev ifb0 root handle 1: htb default 10
tc class add dev ifb0 parent 1:0 classid 1:1 htb rate 6Mbps
tc class add dev ifb0 parent 1:1 classid 1:10 htb rate 6Mbps
tc filter add dev ifb0 parent 1:0 protocol ip prio 16 u32 match ip dst 1.2.3.4  flowid 1:10

3.3 查看并清理配置

下面是限速本機對指定 IP 訪問的監控圖

進入的流量被限制在 6 MBps 以下，而出去的流量不被限制。

查看 class 配置

tc class show dev ifb0
class htb 1:10 parent 1:1 prio 0 rate 48Mbit ceil 48Mbit burst 1590b cburst 1590b  
class htb 1:1 root rate 48Mbit ceil 48Mbit burst 1590b cburst 1590b

查看 filter 配置

tc filter show dev ifb0
filter parent 1: protocol ip pref 16 u32 chain 0  
filter parent 1: protocol ip pref 16 u32 chain 0 fh 800: ht divisor 1  
filter parent 1: protocol ip pref 16 u32 chain 0 fh 800::800 order 2048 key ht 800 bkt 0 flowid 1:10 not_in_hw  
 match 01020304/ffffffff at 16

清理全部配置

tc qdisc del dev eth0 ingress
tc qdisc del dev ifb0 root
modprobe -r ifb

責任編輯：龐桂玉來源：奇妙的Linux世界

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