Linux 下使用 TC 優雅的實作網路限流

1. Linux 下流量控制的原理

我們可以透過對封包的排隊來控制它們的發送方式。這種控制被稱為資料整形，即對資料進行以下操作：

• 增加延遲
• 丟棄資料包
• 重新排列
• 重複或損壞
• 控制速率

在 qdisc-class-filter 結構下，要控制流量需要三個步驟：

• 建立 qdisc 佇列

由於 Linux 是透過對封包進行排隊來控制流量的，因此首先需要一個佇列。

• 建立 class 分類

class 其實是用來分割流量策略分類的。例如，可以劃分兩個流量限速檔位：10MBps 和 20MBps。

• 建立 filter 過濾器

儘管已經建立了 class 分類，但並沒有將任何 IP 或連接埠綁定到 class 上，因此此時並不會產生控制效果。還需要建立 filter 將指定的 IP 和連接埠綁定到 class 上，才能讓流量控制 class 對資源生效。

TC 是 Linux 提供的流量控制工具，也是 Cilium/eBPF 等網路元件的核心基礎設施之一。

2. 限制指定 IP、Port 對本機的存取速度

2.1 查看網路卡

ifconfig

eth0: flags=4163  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
        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 設定 qdisc-class-filter

• # 建立 qdisc 根佇列

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

• 建立第一層 class 綁定所有頻寬資源

注意到這裡的單位是 6 MBps，也就是 48 Mbps。

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

• 建立子分類 class

可以建立多個子分類，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

這裡 ceil 設定的是上限，正常情況下限速為 6MBps，但網路空閒時，可以達到 10 MBps。

• 建立過濾器 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

這裡對 1.2.3.4 進行限制頻寬為 1:10，也就是 6MBps。當然，你也可以直接在網段 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 f

lowid 1:10 not_in_hw 


  match 01020303/ffffffff at 16

• 清理全部配置

tc qdisc del dev eth0 root

3. 限制本机对指定 IP、Port 的访问速度

由于排队规则主要是基于出口方向，不能对入口方向的流量（Ingress）进行限制。因此，我们需要将流量重定向到 ifb 设备上，再对 ifb 的出口流量（Egress）进行限制，以最终达到控制的目的。

3.1 启用虚拟网卡

• 将在 ifb 设备

modprobe ifb numifbs=1

• 启用 ifb0 虚拟设备

ip link set dev ifb0 up

3.2 配置 qdisc-class-filter

• 添加 qdisc

tc qdisc add dev eth0 handle ffff: ingress

• 重定向网卡流量到 ifb0

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

direct 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

• 下面是限速本机对指定 IP 访问的监控图

进入的流量被限制在 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

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