ifb是Linux内核专为流量控制设计的虚拟网络设备，它通过重定向数据包让原本只能进行出站整形的tc能够对入站流量施加精确管控，是流量整形、带宽限制和流量监控的核心组件。
Linux IFB有什么用？核心价值与工作原理
如果你用过Linux上的流量控制（tc），一定遇到过这种尴尬：你拼命研究HTB、SFQ，熟练地在eth0上配置了一大堆规则，但所有这些只能在数据包出去时生效，当大量流量涌入你的服务器时，你只能眼巴巴地看着抢不到控制权，Linux的标准ingress qdisc除了丢包和打标记，几乎做不了精细整形，这个问题在云服务器和网关场景下尤为突出。
从尴尬到解决：IFB的设计初衷
IFB（Intermediate Functional Block） 自Linux 2.6.27开始引入（据Linux内核官方文档），它本质上是一个虚拟网络接口，但它不像tun/tap那样负责收发数据，它的唯一使命是：提供一个可以挂载egress qdisc的容器，让来自其他接口的入口流量“绕道”经过这里，数据包进入eth0后，你通过tc的mirred动作（类似数据包“镜像重定向”）将它们全部扔进ifb0的发送队列，ifb0上挂着一个完整的egress qdisc（比如HTB），于是原本的入站流量就被当作ifb0的出站流量来处理了，这样，所有你熟悉的整形算法、分类器通通可以用到入站方向。
行业共识认为,ifb是目前在Linux上实现双向带宽管理最通用的方法。
IFB vs 直接使用ingress qdisc
直接使用ingress qdisc（parent ffff:）能做的操作很少：只能通过filter决定是丢弃还是继续转发，而ifb把流量重定向后，你可以应用任何egress qdisc，包括多层级分类器、限速、优先级队列等，换句话说，ingress qdisc是一把指甲刀，ifb是一座完整的工具房。
Linux IFB配置实战：从模块加载到流量整形
这部分我们直接上手操作,我假设你有root权限，运行的是较新的Linux发行版（内核3.0以上都支持）。
加载内核模块并创建IFB接口
modprobe ifb numifbs=1
ip link set ifb0 upnumifbs参数指定创建几个ifb设备，默认值为2，你也可以不指定参数，之后通过ip link单独添加，现在你有了一个叫ifb0的虚拟接口，它的状态是UP的。
流量重定向的核心：tc mirred动作
要让实际流量进入ifb0,需要在数据的原始入口添加一个filter，使用mirred动作将数据包重定向（redirect）到ifb0，关键命令：
tc qdisc add dev eth0 ingress
tc filter add dev eth0 parent ffff: protocol ip prio 1 matchall action mirred egress redirect dev ifb0这两行先在eth0上启用ingress qdisc（parent ffff:相当于入口），然后添加一个filter（matchall匹配所有IP流量），动作是mirred egress redirect dev ifb0，意思是把数据包“当成eth0的egress流量”重定向到ifb0，注意mirred有两个模式：redirect（完全接管，数据包不会再走原始路径）和mirror（复制一份，原始数据包继续走），我们这里用redirect，让所有入站流量都经ifb0处理。
在IFB上做限速：限制入口带宽为10Mbps
现在ifb0上挂一个HTB队列,限制总带宽为10M：
tc qdisc add dev ifb0 root handle 1: htb default 30
tc class add dev ifb0 parent 1: classid 1:1 htb rate 10mbit
tc class add dev ifb0 parent 1:1 classid 1:10 htb rate 10mbit然后你可以再添加filter对特定IP做子类限制,流量重定向到ifb0后，所有整形规则立即生效，如果你用iptraf或nload查看eth0的入站流量，会发现它已经被压制到10Mbps左右。
永久化配置建议
上面的命令重启后会丢失,在生产环境，建议将命令封装成shell脚本放在/etc/network/if-up.d/或使用systemd network钩子，定义ifb接口的网络配置文件（如/etc/network/interfaces或ifcfg-ifb0）根据发行版不同略有差异，核心是保证模块加载和接口UP。
IFB在真实场景中的流量整形应用
场景是提升文章粘性的关键,我们来看几个常见的实际用例。
云端虚拟机入带宽限制
你在一台宿主机上跑多台KVM虚拟机,每台虚拟机的虚拟网卡是Linux网桥的一个端口，你想限制每个虚拟机的入站流量（即宿主机发送给虚拟机的流量），直接限制桥端口的egress流量只能限制从虚拟机外发的流量，而限制入站则需要ifb，你可以将桥接网络上的每个端口对应一个ifb接口，流量重定向后做分别限速，这是一些公有云厂商底层虚拟化中常用到的手法。
企业网关上双向QoS
如果Linux扮演路由器的角色,连接内网和外网，你需要对外网接口的incoming（入站）和outgoing（出站）流量都施加规则，出站万用tc直接挂在外网接口；入站则用ifb接收WAN接口的入口流量，然后在ifb上按内网IP做分级限速（比如限制视频流量优先级），业内专家指出，配合ifb和tc的多级分类器，可以在一个板卡上实现企业级的双向带宽分配。
流量复制用于安全监控
与端口镜像类似,你可以把网络接口的入口流量复制到ifb上，然后在这个ifb上挂载一个sfq或pfifo队列，再配合抓包工具分析流量，而不影响主线业务，使用mirror而非redirect，原始数据包继续正常路由，而复制的一份被ifb捕获。
IFB与其他虚拟设备对比
在Linux网络堆栈中,与ifb功能相似的设备常被混淆，这里做个清理。
IFB vs veth pair
veth pair是成对的虚拟以太网接口，常用于容器网络命名空间和网桥之间的连接，它们是完全意义上的网卡，有MAC地址，能收发数据，ifb则不具备通信能力，它不出现在路由表中，也不处理ARP，veth的流量重定向可以通过TC动作或网络栈自然转发，而ifb完全是一个挂载qdisc的“空壳”。一句话：veth用于连通，ifb用于整形。
IFB vs Linux Bridge
Linux Bridge是二层交换设备，将多个接口桥接成一个广播域，IFB无法桥接流量，也不参与二层转发，但你可以把ifb接口加入网桥，不过通常没这个必要，当你需要“把某个物理口的入站流量过滤后丢到一个队列”时，ifb是首选，网桥帮不上忙。
IFB vs Tunnel（如GRE、VXLAN）
隧道设备用于封装包,像一张虚拟网卡连接远端网络，IFB不负责封装，它只负责重定向，如果做隧道带宽限制，你有两种路线：在物理出口上限速，或在隧道设备上限速，但隧道设备出站很容易，入站依然需要ifb来接管远端发来的隧道流量限制。
从上述对比可以看出,ifb在流量控制中的定位非常专一：它就是个承载eress qdisc的踏板，不掺和路由、桥接或封装。
使用IFB的注意事项与性能开销
CPU与性能开销
重定向动作消耗少量CPU,因为每个数据包要在ingress qdisc处被decoding并发送一次mirred动作，在高吞吐场景（10Gbps以上）可能成为瓶颈，如果你追求极致性能，可以尝试多队列与RPS/RFS协同，将流量分发到多个CPU核上，避免在ifb上使用过于复杂的qdisc层级。
与iptables的交互
数据包重定向到ifb后,ifb作为一个虚拟接口，iptables规则同样可以应用在它上面，但要注意流方向，重定向动作发生在iptables之前还是之后？ingress qdisc的hook点在netfilter的NF_HOOK中处于较低优先级，通常数据包先经过nf的ingress hook，然后到ifb重定向，重定向后的包再走ifb的协议栈，这意味着你在ifb上可以做iptables过滤，但原始接口上的规则已经执行过一次，要仔细规划规则顺序，避免重复过滤或跳过。
多队列与多核系统的配合
现代网卡支持多队列（RSS），每队列对应一个CPU，ifb本身不提供多队列支持，但你可以为每个物理队列创建一个ifb接口，一一对应，这比较复杂，需要结合ethtool与tc分流，在千兆环境下，单个队列通常够用，万兆及以上才需要考虑拆分。
Q&A：关于linux ifb的常见疑问解答
问：ifb只能处理入口流量吗？我可以把egress流量也重定向到ifb吗？
可以,但没必要，egress流量原本就可以在物理接口上直接整形，ifb的价值在于解决ingress方向，你强行把egress流量重定向到ifb再做一次，只会增加CPU开销和延迟，只有极少数特殊拓扑（如需要叠加多层队列）才会使用。
问：我在eth0上做了ingress重定向到ifb0，eth0自己的iptables规则还生效吗？
生效,数据包进入eth0时会先经过netfilter的PREROUTING链（ip层），然后才进入ingress qdisc，重定向到ifb0后，数据包在ifb0上会再次经过协议栈，包括iptables的FORWARD或INPUT链，注意两次处理可能带来意外过滤，建议先验证规则是否符合预期。
问：用ifb限速能实现每IP入带宽控制吗？
能,在ifb上挂HTB或CBQ，创建多个class，然后通过u32分类器按源IP（对入口来说源IP是发送端）匹配数据包，将其归类到不同class，配合ifb后，效果是对外网IP入带宽限制变得和出站同样灵活。
首发原创文章，作者：王坚，如若转载，请注明出处：https://test.idctop.com/article/497620.html
