3. 网络包处理路径与TC挂载点

要正确使用 TC，必须先弄清楚一个数据包在 Linux 内核里究竟走了哪条路、在哪些位置可以被“拦截”和“整形”。TC 不是挂在网卡驱动上的万能开关，它依赖内核协议栈在收发路径上预留的若干钩子点。理解这些钩子点的位置、方向和限制，才能判断一条规则为什么生效、为什么无效，以及应该把 qdisc 挂到哪个设备、哪个方向。

一、发送路径（egress）：从协议栈到网卡队列

当本机应用调用 send() 发送数据时，数据先经过传输层（TCP/UDP）封装，再进入网络层完成路由查找，确定出口设备和下一跳。路由确定后，包进入邻居子系统解析目的 MAC，随后到达本节最关键的节点——出口设备的 qdisc 层。TC 的 egress 处理就发生在这里：内核在把包交给驱动之前，先让该设备的根 qdisc 处理。

egress 方向是 TC 能力最完整的方向。根 qdisc 之下可以挂 class（分类），class 之下再挂子 qdisc，形成树状结构；filter（分类器）根据 IP、端口、fwmark、优先级等条件把包分到不同 class，从而实现限速、优先级调度、延迟控制。处理完成后，包被放入驱动的发送环（TX ring），由网卡 DMA 发出。如果队列已满，包会在 qdisc 层被丢弃或按策略处理，这正是 tc -s qdisc 中 drops、backlog 等计数的来源。

二、接收路径（ingress）：从网卡到协议栈

接收方向的数据流方向相反：网卡收到帧后通过 DMA 写入内存，触发中断或 NAPI 轮询，驱动把 skb 交给内核。此时包尚未进入协议栈的 IP 层，而是先经过一个特殊的钩子——ingress qdisc。TC 的 ingress 处理就在这里发生。

ingress 方向有一个重要限制：它不能做整形（shaping），只能做策略（policing）。原因是包已经到达，无法像 egress 那样通过排队延迟来平滑速率，只能选择放行或丢弃。ingress qdisc 本身是一个特殊的无类 qdisc，通常配合 ingress 句柄和 filter 使用，把匹配的流量重定向到 IFB（Intermediate Functional Block）虚拟设备，再在 IFB 的 egress 方向做真正的整形。这是实现“入向限速”的标准做法。

三、协议栈钩子与TC介入时机

Linux 内核在收发路径上提供了多个钩子点，TC 只是其中之一。理解它们的分工有助于判断该用哪个工具：

• ingress qdisc：位于驱动收包之后、IP 层之前，可丢弃、可重定向到 IFB，不能排队整形。
• egress qdisc：位于路由之后、驱动发送之前，可分类、排队、整形、调度，能力最完整。
• Netfilter（iptables/nftables）：位于 IP 层，可做过滤、NAT、mark，常与 TC 配合，用 fwmark 给包打标记供 TC 分类。
• XDP/eBPF：更早，在驱动层即可处理，性能高但编程复杂，适合高速丢弃和转发。

一个常见的组合是：用 iptables 在 PREROUTING 或 OUTPUT 链给特定流量打 fwmark，再用 TC filter 匹配 fwmark 分类。这样既利用了 Netfilter 灵活的匹配能力，又利用了 TC 的队列调度能力。

四、设备队列与数据流向

每个网络设备都有独立的 qdisc 实例。默认情况下，egress 使用 pfifo_fast（多队列网卡上可能是 mq），ingress 默认没有 qdisc，需要手动添加。qdisc 的句柄用 major:minor 表示，例如 1: 表示根 qdisc，1:10 表示其下的 class 10。

数据在 qdisc 树中的流向是：根 qdisc 收到包 → 调用分类器确定 class → 包进入对应 class 的子 qdisc → 子 qdisc 决定排队、延迟或丢弃 → 出队交给驱动。理解这个流向，就能明白为什么 filter 要挂在正确的位置、为什么子 qdisc 的速率不能超过父 class 的速率。

五、关键判断：该挂在哪里

面对一个具体的 QoS 需求，可以按以下逻辑判断挂载点：

• 限制本机发出的流量：在出口设备的 egress 挂根 qdisc，用 HTB 或 TBF 做整形。
• 限制本机收到的流量：在入口设备挂 ingress qdisc，用 filter 重定向到 IFB，再在 IFB 的 egress 做整形。
• 只做丢弃不做延迟：ingress qdisc 直接配合 filter 的 police 动作即可，无需 IFB。
• 需要按应用或用户分类：先用 iptables 打 fwmark，再用 TC filter 匹配 fwmark。
• 多队列网卡：注意 mq qdisc 会把流量分散到多个硬件队列，整形规则需要挂到每个子队列或改用其他结构。