如何在 Linux 下使用 TC 優雅的實現網路限流

Linksla發表於2022-12-20
Linux

1. Linux 下的流量控制原理

透過對包的排隊，我們可以控制資料包的傳送方式。這種控制，稱之為資料整形，shape the data，包括對資料的以下操作:

  • 增加延時
  • 丟包
  • 重新排列
  • 重複、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:
  • 建立 qdisc 佇列 上面提到 Linux 是透過包的排隊進行流量的控制，那麼首先得有一個佇列。
  • 建立 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。
  • 建立 filter 過濾 雖然建立了 class 分類，但是並沒有將任何的 IP、Port 繫結到 class 上，此時並不會有控制作用。還需要建立 filter 將指定的 IP、Port 繫結到 class 上，才能使流量控制 class 生效於資源。

TC 是 Linux 下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 對本機的訪問速度

2.1 檢視網路卡

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

  • 建立 qdisc 根佇列
tc qdisc add dev eth0 root handle 1: htb default 1
  • 建立第一級 class 繫結所有頻寬資源 注意這裡的單位是 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，你也可以直接給網段 1.2.0.0/16 加 class 策略。

2.3 檢視並清理配置

  • 檢視 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
  • 檢視 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

3. 限制本機對指定 IP、Port 的訪問速度

由於排隊規則主要是基於出口方向，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 裝置上，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 啟用虛擬網路卡

  • 將在 ifb 裝置
modprobe ifb numifbs=1
  • 啟用 ifb0 虛擬裝置
ip link 
set dev ifb0 up

3.2 配置 qdisc-class-filter

  • 新增 qdisc
tc qdisc add dev eth0 handle ffff: ingress
  • 重定向網路卡流量到 ifb0
tc filter add dev eth0 parent ffff: protocol ip u32 match u32 0 0 action mirred egress redirect dev ifb0
  • 新增 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 檢視並清理配置

  • 下面是限速本機對指定 IP 訪問的監控圖 

    圖片

進入的流量被限制在 6 MBps 以下，而出去的流量不被限制。

  • 檢視 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 
  • 檢視 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

4. 參考

https://arthurchiao.art/blog/lartc-qdisc-zh/

連結：

（版權歸原作者所有，侵刪）



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