Linux tc 命令：流量控制和 QoS 管理指南

tc（Traffic Control）命令是 Linux 中用于流量控制和 QoS（Quality of Service）管理的工具。它可以用来限制网络带宽、延迟和丢包率等，以确保网络的可靠性和稳定性。本文将详细介绍 tc 命令的使用方法和常见应用场景。

一、tc 命令的基本用法

tc 命令通常需要 root 权限才能执行。它的基本语法如下：

tc qdisc add dev <interface> root <qdisc>

其中，<interface>是要控制的网络接口，<qdisc>是要使用的队列调度算法。队列调度算法决定了如何对网络流量进行调度和管理。常用的队列调度算法包括以下几种：

pfifo（Packet First In, First Out）算法：按照包的先后顺序依次发送。
bfifo（Byte First In, First Out）算法：按照字节的先后顺序依次发送。
tbf（Token Bucket Filter）算法：使用令牌桶算法限制带宽。
sfq（Stochastic Fairness Queueing）算法：使用随机公平队列算法保证公平性。
hfsc（Hierarchical Fair Service Curve）算法：使用层次公平服务曲线算法实现多级队列调度。

下面以 tbf 算法为例，介绍如何使用 tc 命令限制带宽。

限制上传带宽

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

该命令将 eth0 网卡的上传带宽限制为 1Mbps，突发数据大小为 32kbit，延迟为 400ms。

限制下载带宽

tc qdisc add dev eth0 handle 1: root htb default 10
tc class add dev eth0 parent 1: classid 1:1 htb rate 1mbit ceil 1mbit
tc class add dev eth0 parent 1:1 classid 1:10 htb rate 500kbit ceil 1mbit

该命令将 eth0 网卡的下载带宽限制为 1Mbps，其中 10% 的带宽留给默认流量（default 10），其余带宽被分配给 classid 为 1:1 的队列。classid 为 1:1 的队列带宽限制为 1Mbps，其中 500kbit 被分配给 classid 为 1:10 的队列，其余带宽留给 default 流量。

二、tc 命令的高级用法

除了基本用法外，tc 命令还支持一些高级用法，如多级队列调度、流量分类和过滤等。

多级队列调度

多级队列调度可以实现更复杂的流量控制策略。例如，我们可以将流量按照不同的优先级和速率进行分配，以保证网络服务的质量和可靠性。

下面以 htb 算法为例，介绍如何实现多级队列调度。

tc qdisc add dev eth0 root handle 1: htb default 10
tc class add dev eth0 parent 1: classid 1:1 htb rate 1mbit ceil 1mbit
tc class add dev eth0 parent 1:1 classid 1:10 htb rate 500kbit ceil 1mbit
tc class add dev eth0 parent 1:1 classid 1:20 htb rate 500kbit ceil 1mbit
tc filter add dev eth0 parent 1: protocol ip prio 1 u32 match ip dport 80 0xffff flowid 1:10
tc filter add dev eth0 parent 1: protocol ip prio 2 u32 match ip dport 443 0xffff flowid 1:20

该命令将 eth0 网卡的下载带宽限制为 1Mbps，其中 10% 的带宽留给默认流量（default 10），其余带宽被分配给 classid 为 1:1 的队列。classid 为 1:1 的队列带宽限制为 1Mbps，其中 500kbit 被分配给 classid 为 1:10 和 1:20 的队列。流量匹配规则为：如果目标端口为 80，则流量被分配到 classid 为 1:10 的队列；如果目标端口为 443，则流量被分配到 classid 为 1:20 的队列。

流量分类和过滤

流量分类和过滤可以实现更细粒度的流量控制策略。例如，我们可以根据源 IP 地址、目标 IP 地址、协议类型、端口号等条件对流量进行分类和过滤，以实现更精确的流量控制。

下面以 u32 过滤器为例，介绍如何实现流量分类和过滤。

tc qdisc add dev eth0 root handle 1: htb default 10
tc class add dev eth0 parent 1: classid 1:1 htb rate 1mbit ceil 1mbit
tc class add dev eth0 parent 1:1 classid 1:10 htb rate 500kbit ceil 1mbit
tc filter add dev eth0 parent 1: protocol ip prio 1 u32 match ip src 192.168.1.0/24 match ip dport 80 0xffff flowid 1:10
tc filter add dev eth0 parent 1: protocol ip prio 2 u32 match ip src 192.168.2.0/24 match ip dport 80 0xffff flowid 1:10

该命令将 eth0 网卡的下载带宽限制为 1Mbps，其中 10% 的带宽留给默认流量（default 10），其余带宽被分配给 classid 为 1:1 的队列。classid 为 1:1 的队列带宽限制为 1Mbps，其中 500kbit 被分配给 classid 为 1:10 的队列。流量匹配规则为：如果源 IP 地址为 192.168.1.0/24 且目标端口为 80，则流量被分配到 classid 为 1:10 的队列；如果源 IP 地址为 192.168.2.0/24 且目标端口为 80，则流量被分配到 classid 为 1:10 的队列。

三、tc 命令的常见应用场景

tc 命令可以用于各种网络环境下的流量控制和 QoS 管理。以下是 tc 命令的常见应用场景：

企业网络

在企业网络中，tc 命令可以用于限制员工使用网络的带宽和流量，以避免网络拥堵和滥用。例如，可以将员工的带宽限制为一定的速率，或者对特定的应用程序进行限制，以确保网络服务的质量和可靠性。

数据中心

在数据中心中，tc 命令可以用于实现网络流量的负载均衡和优化。例如，可以根据流量的性质和目的地，将流量分配到不同的服务器和网络设备上，以实现更高效的网络服务和资源利用率。

云计算

在云计算环境中，tc 命令可以用于实现虚拟网络的流量控制和 QoS 管理。例如，可以根据虚拟机的需求和优先级，对其网络流量进行限制和分配，以确保虚拟机的性能和可用性。

四、总结

tc 命令是 Linux 中用于流量控制和 QoS 管理的重要工具。它可以用来限制网络带宽、延迟和丢包率等，以确保网络的可靠性和稳定性。本文介绍了 tc 命令的基本用法和高级用法，以及常见的应用场景。通过对 tc 命令的学习和应用，可以提高网络服务的质量和可靠性，为企业、数据中心和云计算等领域的网络应用提供更好的支持和保障。