[网络] [iproute2] tc: Linux 带宽限制（Token Bucket Filter 和 HTB）使用指南

参考：

• iproute2: 网络管理利器
• iproute2和流量控制(ip和tc工具)---iproute2/ip/tc/qdisc实现Linux下的QoS控制
• DeepSeek
• Grok

01 背景

1.1 功能介绍

在 Linux 系统中使用 tc（Traffic Control）命令结合 TBF（Token Bucket Filter）和 HTB（Hierarchical Token Bucket）模块限制网络带宽，包括上传、下载、特定 IP 和特定端口的带宽控制。所有示例以网络接口 eth0 为例，适用于测试网络性能或模拟特定网络环境。

1.2 前提

• 权限：所有 tc 命令需以 root 权限执行（使用 sudo）。
• 工具：确保安装 iproute2 包（包含 tc 命令）。
  安装步骤请参考： [网络] [iproute2] tc命令：Linux网络异常模拟（Network Emulation, netem）指南 的 第二章：前提条件

02 限制上传带宽（使用 TBF）

命令:

sudo tc qdisc add dev eth0 root tbf rate 1mbit burst 32kbit latency 400ms

功能：
限制 eth0 的出口带宽（上传）为 1Mbps，允许 32Kb 的瞬时突发流量，最大排队延迟 400ms。
适用于需要平滑流量的场景（如限制上传带宽），同时允许短暂突发。

参数说明：

• tbf：令牌桶过滤器（Token Bucket Filter），通过令牌控制数据发送速率。系统以固定速率生成令牌，每个令牌允许发送一定数据，未拿到令牌的数据包会被延迟或丢弃。
• rate 1mbit：长期平均带宽限制为 1Mbps。
• burst 32kbit：令牌桶最大容量，允许瞬时突发流量至 32Kb。
• latency 400ms：数据包最大排队延迟，超时则丢弃。较小的 latency 减少延迟但可能增加丢包，较大的值增加延迟但提高吞吐量。

验证

# 查看规则
tc qdisc show dev eth0
# 测试上传带宽（需外部服务器运行 iperf）
iperf -c <server_ip>

清除规则：

sudo tc qdisc del dev eth0 root

03 限制下载带宽（使用 IFB 模块）

命令：

# 加载 ifb 模块
sudo modprobe ifb
# 启动虚拟网卡 ifb0
sudo ip link set dev ifb0 up
# 将 eth0 的入口流量重定向到 ifb0
sudo tc qdisc add dev eth0 handle ffff: ingress
sudo tc filter add dev eth0 parent ffff: protocol ip u32 match u32 0 0 action mirred egress redirect dev ifb0
# 限制 ifb0 的出口带宽（即 eth0 的下载带宽）
sudo tc qdisc add dev ifb0 root tbf rate 1mbit burst 20kbit latency 500ms

功能:
通过 IFB（Intermediate Functional Block）虚拟网卡限制 eth0 的入口带宽（下载）为 1Mbps，允许 20Kb 突发流量，最大延迟 500ms。
适用于测试网络拥塞或模拟低速下载环境。

参数说明：

• ifb：虚拟网卡模块，将入口流量重定向为出口流量以便限制。
• ingress：捕获 eth0 的入口流量。
• u32 match u32 0 0：匹配所有 IP 流量。
• action mirred egress redirect dev ifb0：将入口流量重定向到 ifb0 的出口。
• tbf rate 1mbit burst 20kbit latency 500ms：在 ifb0 上限制出口带宽为 1Mbps。

验证：

# 检查 ifb 模块
lsmod | grep ifb
# 查看规则
tc qdisc show dev eth0
tc qdisc show dev ifb0
# 测试下载带宽
iperf -c <server_ip>

清除规则:

sudo tc qdisc del dev eth0 ingress
sudo tc qdisc del dev ifb0 root
sudo ip link set dev ifb0 down

注意：

1. tc 无法直接限制入口流量，需通过 IFB 将下载流量转为出口流量处理。
2. 确保 ifb 模块已加载（modprobe ifb）。
3. 效果为模拟限速（可能引入延迟或丢包），而非物理层带宽控制。

04 限制特定 IP 带宽（使用 HTB）

命令：

# 创建 HTB 根队列
sudo tc qdisc add dev eth0 root handle 1: htb default 10
# 添加父类（总带宽 10Mbps）
sudo tc class add dev eth0 parent 1: classid 1:1 htb rate 10mbit
# 添加子类（限制目标 IP 带宽为 2Mbps，可借用至 3Mbps）
sudo tc class add dev eth0 parent 1:1 classid 1:10 htb rate 2mbit ceil 3mbit
# 添加过滤器（匹配目标 IP 192.168.1.100）
sudo tc filter add dev eth0 protocol ip parent 1:0 prio 1 u32 match ip dst 192.168.1.100 flowid 1:10

功能：
使用 HTB（Hierarchical Token Bucket）限制 eth0 上目标 IP（192.168.1.100）的出口带宽为 2Mbps，允许借用至 3Mbps。
适用于对特定设备或 IP 的流量进行精细控制。

参数说明：

• htb：分层令牌桶算法，支持分层带宽分配。
• handle 1:：根队列标识符（主句柄为 1）。
• default 10：未匹配规则的流量默认进入子类 1:10。
• classid 1:1：父类标识符，限制总带宽为 10Mbps。
• classid 1:10：子类标识符，限制目标 IP 带宽。
• rate 2mbit：保证带宽为 2Mbps。
• ceil 3mbit：允许借用带宽至 3Mbps（当网络空闲时）。
• u32 match ip dst 192.168.1.100：匹配目标 IP 为 192.168.1.100 的流量。
• flowid 1:10：将匹配流量导向子类 1:10。

验证：

tc qdisc show dev eth0
tc class show dev eth0
tc filter show dev eth0
iperf -c 192.168.1.100

清除规则：

sudo tc qdisc del dev eth0 root

05 限制特定端口带宽（使用 HTB）

命令：

# 清除现有规则
sudo tc qdisc del dev eth0 root
# 创建 HTB 根队列
sudo tc qdisc add dev eth0 root handle 1: htb default 20
# 创建父类（总带宽 100Mbps）
sudo tc class add dev eth0 parent 1: classid 1:1 htb rate 100mbit ceil 100mbit
# 创建子类（限制 HTTP 端口 80 为 1Mbps）
sudo tc class add dev eth0 parent 1:1 classid 1:10 htb rate 1mbit ceil 1mbit
# 添加过滤器（匹配目标端口 80）
sudo tc filter add dev eth0 protocol ip parent 1:0 prio 1 u32 match ip dport 80 0xffff flowid 1:10
# 添加默认子类（其他流量 50Mbps，可借用至 100Mbps）
sudo tc class add dev eth0 parent 1:1 classid 1:20 htb rate 50mbit ceil 100mbit

功能:
使用 HTB 限制 eth0 上目标端口（HTTP 端口 80）的出口带宽为 1Mbps，其他流量保证 50Mbps（可借用至 100Mbps）。
适用于限制特定服务（如 Web 服务）的带宽。

参数说明:

• htb default 20：未匹配规则的流量进入子类 1:20。
• classid 1:1：父类，设置总带宽为 100Mbps。
• classid 1:10：子类，限制端口 80 带宽为 1Mbps。
• classid 1:20：默认子类，其他流量保证 50Mbps。
• match ip dport 80 0xffff：匹配目标端口 80（16 位精确掩码）。
• protocol ip：匹配 IPv4 流量（IPv6 需改为 protocol ipv6）。

验证：

tc qdisc show dev eth0
tc class show dev eth0
tc filter show dev eth0
curl http://<server_ip>

清除规则：

sudo tc qdisc del dev eth0 root