如何在 Linux 下使用 TC 优雅的实现网络限流

发表于:2022-9-02 09:50

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 作者:陈少文    来源:奇妙的Linux世界

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Linux
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  一. Linux 下的流量控制原理
  通过对包的排队,我们可以控制数据包的发送方式。这种控制,称之为数据整形,shape the data,包括对数据的以下操作:
   ·增加延时
   · 丢包
   · 重新排列
   · 重复、损坏
   · 速率控制
  在 qdisc-class-filter 结构下,对流量进行控制需要进行三个步骤:
   · 创建 qdisc 队列
  上面提到 Linux 是通过包的排队进行流量的控制,那么首先得有一个队列。
   · 创建 class 分类
  class 实际上,就是划分流量策略分类。比如划分两档流量限速 10MBps、20MBbs。
   · 创建 filter 过滤
  虽然创建了 class 分类,但是并没有将任何的 IP、Port 绑定到 class 上,此时并不会有控制作用。还需要创建 filter 将指定的 IP、Port 绑定到 class 上,才能使流量控制 class 生效于资源。
  TC 是 Linux 下提供的流量控制工具,也是 Cilium/eBPF 等网络组件的核心基础设施之一。
  二. 限制指定 IP、Port 对本机的访问速度
  2.1 查看网卡
  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
  ·创建 qdisc 根队列
  tc qdisc add dev eth0 root handle 1: htb default 1
  ·  创建第一级 class 绑定所有带宽资源
  注意这里的单位是 6 MBps,也就是 48 Mbps。
  tc class add dev eth0 parent 1:0 classid 1:1 htb rate 6MBps burst 15k
  ·  创建子分类 class
  可以创建多个子分类,对资源的流量进行精细化管理。
  tc class add dev eth0 parent 1:1 classid 1:10 htb rate 6MBps ceil 10MBps burst 15k
  这里 ceil 设置的是上限,正常情况下限速为 6MBps,但网络空闲时,可以达到 10 MBps。
  ·  创建过滤器 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
  这里对 1.2.3.4 进行限制带宽为 1:10,也就是 6MBps。当然,你也可以直接给网段 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 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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