iptables的限速测试总结

         iptables的限速测试总结

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一、iptables的简介

    iptables是用来设置、维护和检查Linux内核的IP数据包过滤规则的。

    iptables在对信息包进行过滤处理时，是遵循一定的规则的，这些规则被存放在信息过滤表里面，防火墙会根据这些表里的规则对信息包进行相应的处理；而在这些信息过滤表中实际上是把规则下放到相应的链上；iptables就是一个可以对这些信息过滤表进行添加、修改、删除规则的工具。

   其分为两个模块组成，一个是netfilter和iptables；netfilter是防火墙的模块，主要在内核空间是一些信息过滤表；iptables则是管理netfilter的工具。

二、iptables的表和链

    iptables主要由3个表组成，分别是filter、nat、mangle.在每个表里面会包含不同的链，我们主要是在表里面写链上的定义规则（策略）

   默认一般不指定就是使用filter表，主要包括3个链：INPUT链、FORWARD链和OUTPUT链；

    INPUT链主要是用来处理发送给自己的包，即数据包的目的地址是自己的。通过定义一些INPUT链的规则去对这些数据包采取一些相应的动作。

    FORWARD链主要是用来处理通过自己的数据包，即这个数据包通过自己，但源地址和目的地址都不是自己，针对这些数据包去采取相应的动作。

    OUTPUT链主要是处理自己生成的数据包，即源地址是自己的，去通过链上的规则去采取相应的动作。

下面简单说明一下3条链之间的关系：

   数据包来了先经过判断，然后选择是INPUT链处理还是FORWARD链处理，出去的时候会判断是不是OUTPUT链需要处理。

三、iptables链上的动作

         在链上有很多的动作可以执行，比如ACCEPT、DROP、REJECT

    ACCEPT：对满足规则条件的数据包允许通过

    DROP：丢弃数据包，并且是不返回信息的

    REJECT：丢弃数据包，返回拒绝的信息

四、iptables的命令参数说明

下面关于iptables命令的详细参数简单说明一下：

-t(table)指定表

-A(append)追加，一般将新加的规则（策略）是追加到表中链上的末尾规则

-I(insert)插入链 后面加数字可以指定讲规则加到相应的行，默认是所有规则最前面

-L(list)查看规则 可以加-n、-v参数效果查看更明显

-F(flush)清除所有规则

-D(delete)删除某个规则  可以指定相应链上的规则顺序号去删除，--line-numbers可以查看

匹配数据包的一些条件参数：

-i进入的网卡

-o出去的网卡

-s ip源地址IP

-d ip目的地址IP

--dport端口号  目的端口号

--sdport端口号  源端口号

五、iptables的规则匹配顺序

   数据包通过防火墙的时候是要顺序匹配策略的，从上往下依次匹配，一个包不符合某条规则，就会由后面的规则来处理，如果都不符合，就由缺省的策略处理。

六、实际线下测试

1）环境

下面是我自己线下测试的环境以及所写的规则：

环境：3台redhat6.5（VM虚拟机）

2）定义的规则

在开启iptables的机器上写入以下规则，这样我们根据实际写的规则去解释一下：

#iptables -I FORWARD 1 -p tcp -i eth0 -o eth2 -s 192.168.2.3 -d192.168.3.3 --dport 80 -m limit --limit=500/s --limit-burst=1000  -j ACCEPT

这条规则是：允许转发从eth0进来的源IP为192.168.2.3，去访问从eth2出去的目的IP为192.168.3.3的80端口（即http服务）的数据包，其中会对包的速率做匹配，是每秒转发500个包，初始的burst值是1000

#iptables -I FORWARD 2 -p tcp -i eth2 -o eth0 -s 192.168.3.3 -d192.168.2.3 --dport 80 -m limit --limit=500/s --limit-burst=1000  -j ACCEPT

这条规则是：允许转发从eth2进来的源IP为192.168.3.3，去访问从eth0出去的目的IP为192.168.2.3的80端口（即http服务）的数据包，其中会对包的速率做匹配，是每秒转发500个包，初始的burst值是1000

#iptables -A FORWARD -p tcp -i eth0 -o eth2 -s 192.168.2.3 -d192.168.3.3 --dport 80 -j DROP

这是对从eth0进来的源IP为192.168.2.3，并且从eth2出去的目的IP为192.168.3.3的80端口（即http服务）的数据包进行丢弃

#iptables -A FORWARD -p tcp -i eth2 -o eth0 -s 192.168.3.3 -d192.168.2.3 --dport 80 -j DROP     

这是对从eth2进来的源IP为192.168.3.3，并且从eth0出去的目的IP为192.168.2.3的80端口（即http服务）的数据包进行丢弃

3）limit的相关解释

   其中限速的实现是依靠limit规则做限制，两条规则（ACCEPT和DROP）相配合实现的；通过对每秒匹配包的个数进行限制，多余的由后面相应的DROP规则去处理，这样就实现了iptables限速

    --limit 500/s表示每秒500次; 1/m 则为每分钟一次
    --limit-burst 表示允许触发 limit 限制的最大次数 (预设5)

   这里的--limit-burst=1000相当于说最开始我有1000的可以匹配的包去转发，然后我匹配的包的个数是根据--limit=500/s进行限制的，也就是每秒限制转发500个数据包，多余的会被下面符合要求的DROP规则去处理，去进行丢弃，这样就实现了对数据包的限速问题。

   这里“limit”这个词准确说，应该是“按一定速率去匹配”,至于“限制”还是“放行”是后面 -j 动作来实现的,limit 仅仅是个 match 模块，他的功能是匹配，匹配方式是按一定速率.用iptables的limit模块,目标是ACCEPT.当你设置300/s时,它大约每3ms发出一个令牌,获得令牌的包可以发出去,没有获得令牌的包只能等待下一个令牌到来,这样不会造成一些包丢失,更不会造成所谓“断线”的

4）实际生成规则展示

   实际生成的规则如下，一般写好的规则是放在内存中的，重启就会被清除，可以通过service iptables save 去保存定义好的规则，这样重启还是会存在的

5）测试数据

下面是一些线下测试限速的结果，仅供参考，具体以线上实际稳定的速率为准：

测试命令是通过：wget http://192.168.2.3/filename

罗列一下--limit=1000/s --limit-burst=1000的相关数据：

2016-08-2214:49:31 (55.4 MB/s) - “1M” saved [1048576/1048576]

2016-08-2214:49:31 (140 MB/s) - “10M” saved [10485760/10485760]

2016-08-2214:49:33 (23.7 MB/s) - “50M” saved [52428800/52428800]

2016-08-2214:49:36 (40.0 MB/s) - “100M” saved [104857600/104857600]

2016-08-2214:50:05 (34.8 MB/s) - “1G” saved [1073741824/1073741824]

2016-08-2214:52:15 (39.7 MB/s) - “5G” saved [5368709120/5368709120]

2016-08-2214:52:15 (37.4 MB/s) - “1M” saved [1048576/1048576]

2016-08-2214:52:15 (33.4 MB/s) - “10M” saved [10485760/10485760]

2016-08-2214:52:16 (62.5 MB/s) - “50M” saved [52428800/52428800]

2016-08-2214:52:18 (54.6 MB/s) - “100M” saved [104857600/104857600]

2016-08-2214:52:40 (46.9 MB/s) - “1G” saved [1073741824/1073741824]

2016-08-2214:55:02 (36.1 MB/s) - “5G” saved [5368709120/5368709120]

2016-08-2214:55:02 (35.3 MB/s) - “1M” saved [1048576/1048576]

2016-08-2214:55:02 (35.0 MB/s) - “10M” saved [10485760/10485760]

2016-08-2214:55:04 (37.4 MB/s) - “50M” saved [52428800/52428800]

2016-08-2214:55:05 (58.6 MB/s) - “100M” saved [104857600/104857600]

2016-08-2214:55:29 (42.8 MB/s) - “1G” saved [1073741824/1073741824]

2016-08-2214:57:24 (44.6 MB/s) - “5G” saved [5368709120/5368709120]

最后这是我测试改变相关参数后，iptables限速的一些数据：

6）分析

  通过对上面的数据分析，可以知道，利用iptables进行限速主要是利用率iptables的limit模块对数据包进行匹配处理，从而实现限速的；--limit=match,这个是限定了匹配包的速率，换句话说就是每秒可以转发多少个数据包，这是对iptables做限速的最主要的参数，通过制定它就基本可以确定要控制的限制速率是多少；--limit-burst是允许触发 limit 限制的最大次数，默认预设是5；也就是说最开始的5个包会被直接转发，这时burst就会减为0，再来的包就会丢给下一条规则去处理（这里设定是DROP），直到limit参数产生新的令牌，才会继续去匹配转发。

   简单来说限速最主要的就是limit和burst，burst是最初有多少令牌可以去转发包，后面limit会进行按速率匹配，相当于按时间补充令牌数，第一条规则达到速率上限就会把剩下的包丢给下一条规则去处理，我们下一条和它对应的就是DROP，所以会把剩下的包丢弃，从而实现了限速。