·约 16 分钟阅读·DeepSeek

iproute2 策略路由:不只按目的地址的路由

iproute2 的 `ip rule` 策略路由让内核按源地址、fwmark 或接口来选择路由表,而不只看目的地址。用真实的 `ip route get` 输出,演示双出口、按源路由、VPN 分流隧道和 IPv6。

networkinglinux

普通路由只回答一个问题:给定一个目的地址,从哪个口出去?内核拿这个目的地址对 唯一的路由表做最长前缀匹配,挑最具体的一条。这能解决问题,直到它不能。一旦 一台机器有两个出口、一个 VPN 只该承载部分流量、或者一条策略写着”这个用户、 这个进程、这个源地址走那边”,单靠按目的地址的一张表就不够了。这正是策略路由 (policy routing) 要解决的事:内核按顺序查阅一个规则列表(ip rule),第一条 既匹配报文、又能在它指定的表里解析出路由的规则胜出。选择器可以是源地址、 防火墙标记、入接口——几乎任何东西,唯独不只是目的地址。

这是内核里 iproute2 的那一半,它安静地跑在 Docker、WireGuard、OpenVPN 以及每一 个分流隧道客户端底下。下面我在一个只给了 CAP_NET_ADMIN 的一次性容器里现场搭 一套,加第二张路由表,写一条 ip rule,再用 ip route get 看同一个目的地址为 不同源地址走不同的路径。每个代码块都是真实输出。

普通路由如何工作——以及何时不够用

一张路由表就是一张前缀列表。转发报文时,内核找到与目的地址最长匹配的前缀, 从该路由的接口(或其网关)发出去。普通的 ip route add ... 写进 main 表,那是 大多数机器唯一用到的表。这正是我解释 traceroute 是证据不是地图 时拆开的那套按目的地址的 转发——报文走哪条路就在这里被决定,一次一个目的地址。

一旦”正确”的路径取决于目的地址以外的东西,这个模型就破了:

  • 两个出口。 你有一条便宜链路和一条贵/快链路。想让交互流量走快的、批量走便宜 的——可两者都通往同一个互联网,所以仅凭目的地址无法把它们分开。
  • VPN 分流隧道。 隧道只该承载 10.8.0.0/16(公司内网),而不该承载普通上 网。一条天真的 0.0.0.0/0 via 隧道会劫持一切,顺手break本地面网访问。
  • 按源路由。 一台机器有多条链路上的多个地址,回程流量必须从它进来的那条链路 出去(反向路径的健全性)。
  • 按用户或按进程路由。 让 root 的 apt 走隧道,同时让你的 SSH 不进隧道——这 是一个关于谁、而不是去哪里的决策。

每一种情况里,缺失的输入都是一个选择器,而 ip rule 就是提供选择器的方式。

iproute2 模型:ip rule 选表,ip route 填表

两条命令、两个职责,大家还老把二者搞混:

  • ip route ... table N 填充表。表就是带编号的路由桶。
  • ip rule add ... table N 排序它们。一条规则说”匹配这个选择器的报文用那张 表,受优先级约束”。

内核转发报文时,从最小优先级数字到最大依次过规则;对第一条选择器匹配的规则, 去查它指向的表。这就是全部的心智模型。图示如下:

ip rule — evaluated in priority order routing table next hop / device from 192.0.2.1 priority 100 table 100 via 192.0.2.254 uplinkA from 198.51.100.1 priority 200 table 200 via 198.51.100.254 uplinkB from all priority 32766 (built-in) main via 172.17.0.1 eth0 (default)
三条规则、三张表。ip rule 列表是优先级队列,每条规则只指定一 张表。第一条匹配、且其表真能解析出路由的规则胜出——这就是为什么 ip route get 才是真正的裁判。

内置路由表,以及把 ip route get 当调试器

内核建了三张命名表,由列表底部的三条内置规则对应。在一台干净的机器上,规则列表就是:

$ ip rule show
0:	from all lookup local
32766:	from all lookup main
32767:	from all lookup default
  • local(优先级 0)保存本机自己的地址和广播路由——这就是为什么 ip route show table local 会列出 local 127.0.0.1 dev lo 和每个接口的 /32。 本机投递最先查它。
  • main(优先级 32766)就是你平时 ip route add 写入的那张表。
  • default(优先级 32767)是空的最后手段,只有当上面全部解析失败后才轮到它。

命名表来自 /etc/iproute2/rt_tables;你把 100 wan_a 这样的友好名字加在那里。 最顺手的调试工具是 ip route get,因为它跑的就是内核真正会做的 查找——规则、表,一起算:

$ ip route get 8.8.8.8
8.8.8.8 via 172.17.0.1 dev eth0 src 172.17.0.5 uid 0
    cache

读作”要到 8.8.8.8,内核从 eth0 的网关出去,用源地址 172.17.0.5”,它还会告诉你选中了 哪张表(下面的 table 100)。东西坏了的时候,从真实源地址跑 ip route get, 胜过每次手读三张表。

按源路由:一台机器,两个出口

下面是重头戏。我在一个只给了 CAP_NET_ADMIN(没有特权模式、没有宿主机访问)的 一次性容器里。Docker 给了它 172.17.0.5/16 上的 eth0 和一条默认路由。我加两张 dummy 接口当出口——dummy 是真实的接口,只是把报文吃掉,做路由解析演示正合适:

# create uplinkA / uplinkB with two addresses each (v4 + v6)
$ ip link add uplinkA type dummy
$ ip addr add 192.0.2.1/24 dev uplinkA
$ ip addr add 2001:db8:1::1/64 dev uplinkA
$ ip link set uplinkA up
$ ip link add uplinkB type dummy
$ ip addr add 198.51.100.1/24 dev uplinkB
$ ip addr add 2001:db8:2::1/64 dev uplinkB
$ ip link set uplinkB up
$ ip -br addr | grep -E 'uplink|eth0'
eth0@if2072      UP             172.17.0.5/16
uplinkA          UNKNOWN        192.0.2.1/24  2001:db8:1::1/64
uplinkB          UNKNOWN        198.51.100.1/24  2001:db8:2::1/64

加每个地址时,main 里已经自动多了一条直连路由。现在我加两张私有表,各带自己的默 认网关,再加两条按源地址路由的规则:

$ ip route add default via 192.0.2.254 dev uplinkA table 100
$ ip route add default via 198.51.100.254 dev uplinkB table 200
$ ip rule add from 192.0.2.1 table 100 priority 100
$ ip rule add from 198.51.100.1 table 200 priority 200
$ ip rule show
0:	from all lookup local
100:	from 192.0.2.1 lookup 100
200:	from 198.51.100.1 lookup 200
32766:	from all lookup main
32767:	from all lookup default
$ ip route show table 100
default via 192.0.2.254 dev uplinkA
$ ip route show table 200
default via 198.51.100.254 dev uplinkB

现在问内核:到同一个目的地址的报文怎么走,只变源。整个概念就是在这里开窍的:

# no source given -> falls through to main (Docker's eth0 default)
$ ip route get 8.8.8.8
8.8.8.8 via 172.17.0.1 dev eth0 src 172.17.0.5 uid 0

# source 192.0.2.1 -> rule 100 -> table 100 -> uplinkA
$ ip route get 8.8.8.8 from 192.0.2.1
8.8.8.8 from 192.0.2.1 via 192.0.2.254 dev uplinkA table 100 uid 0

# source 198.51.100.1 -> rule 200 -> table 200 -> uplinkB
$ ip route get 8.8.8.8 from 198.51.100.1
8.8.8.8 from 198.51.100.1 via 198.51.100.254 dev uplinkB table 200 uid 0

同一个 8.8.8.8,三个答案。不给源就经由 main(eth0/Docker)解析;源为 192.0.2.1 的报文被导向 uplinkA;源为 198.51.100.1 的报文导向 uplinkB。 ip route get 上的 from 关键字和规则里的 from 是同一个选择器,所以你测到的就 是最终上线的。这就是按源路由,也是多归属主机让回程流量从进来的那条链路回去的 办法。

fwmark:让防火墙来选表

地址是一种选择器,另一个主力是防火墙标记(fwmark):你的 nft/iptables 规则给报文打标签,ip rule 按标签路由,完全不看地址。加一张表和 一条按标记的规则:

$ ip route add default via 192.0.2.254 dev uplinkA table 300
$ ip rule add fwmark 0x64/0xff table 300 priority 300
$ ip rule show
0:      from all lookup local
100:    from 192.0.2.1 lookup 100
200:    from 198.51.100.1 lookup 200
300:    from all fwmark 0x64/0xff lookup 300
32766:  from all lookup main
32767:  from all lookup default

# unmarked traffic -> main (eth0)
$ ip route get 8.8.8.8
8.8.8.8 via 172.17.0.1 dev eth0 src 172.17.0.5 uid 0

# marked traffic (fwmark 0x64) -> rule 300 -> table 300 -> uplinkA
$ ip route get 8.8.8.8 mark 0x64
8.8.8.8 via 192.0.2.254 dev uplinkA table 300 mark 0x64 uid 0

0x64/0xff 是标记/掩码(用 0x64 标记流量,对照 0xff 掩码测试)。在真实机器上, 标记由防火墙打上(按源网段的一条 nft 规则,或 VPN 软件给自己的报文打标记), fwmark 规则再负责导向。按用户路由也挂靠同一个思路:一条 owner-match 规则给流量 打标记,一条策略规则把打了标记的报文送进隧道。

IPv6 与 default 表:同一模型,互相独立的列表

IPv6 不是补丁——它是同一套规则/表模型,只是列表和表完全独立(和你在 IPv6 at home 里看到的那种分离一样)。ip -6 rule 和 ip -6 route ... table 做的是同一件事:

$ ip -6 route add default via 2001:db8:1::ff dev uplinkA table 100
$ ip -6 route add default via 2001:db8:2::ff dev uplinkB table 200
$ ip -6 rule add from 2001:db8:1::1 table 100 priority 100
$ ip -6 rule add from 2001:db8:2::1 table 200 priority 200
$ ip -6 route get 2001:db8:ff::1 from 2001:db8:1::1
2001:db8:ff::1 from 2001:db8:1::1 via 2001:db8:1::ff dev uplinkA table 100 ...
$ ip -6 route get 2001:db8:ff::1 from 2001:db8:2::1
2001:db8:ff::1 from 2001:db8:2::1 via 2001:db8:2::ff dev uplinkB table 200 ...

default 表(优先级 32767)在这里配得上它的名字。如果删掉 main 的默认路由,一个 在 local 和 main 里都匹配不上的目的地址,最终会一路落到 default 表:

$ ip route del default table main
$ ip route get 203.0.113.7
203.0.113.7 via 192.0.2.254 dev uplinkA table default src 192.0.2.1 uid 0
# re-add it, and main (32766) is consulted before default (32767) again:
$ ip route add default via 172.17.0.1 dev eth0
$ ip route get 203.0.113.7
203.0.113.7 via 172.17.0.1 dev eth0 src 172.17.0.5 uid 0

这个次序——local → 你的规则 → main → default——正是策略路由可预测的原因:只要 你认得优先级数字,你就知道谁会赢。

Docker 和 WireGuard 到底在做什么

这些对你已经在跑的工具毫不稀奇。Docker 网络 和 WireGuard 说到底都是 ip route 和 ip rule 的安装器。

  • WireGuard 的 wg-quick 说到底就是个调用 ip link、ip address、 ip route、ip rule 的 shell 脚本。它的 Table = <n> 选项把路由放进一张私有表, 外加把流量引进来的策略规则,而 FirewallMark = <n> 选项的存在正是为了让流量能按 fwmark 规则被路由——这就是分流隧道”开箱即用”的原因。
  • Docker 在宿主机上为每个 bridge 网络加自己的规则/表条目——用于容器到容器通信 和按接口选择——这就是为什么一台繁忙的 Docker 机上 ip rule show 会列出比三条内 置规则更多的东西。
  • 让容器网络成为一套私有栈(带自己的规则和表)的 veth/netns 机制,我在 network namespaces and veth 里讲过。策略 路由则是运行时在每个栈内部以及在把它们缝起来的宿主机上做的决策。

想亲眼看到的话,用一个非默认的 Table 拉起一个 WireGuard 接口,在你控制的宿主机上 前后跑一次 ip rule show——我这儿没跑(没有宿主机权限),所以我指给你看,而不是伪造 我没有的输出。

诚实的注意事项

这些我都实打实踩到过,所以这里讲真相,而不是传言。

  • 规则顺序敏感,但”坏规则会把流量打入黑洞”只说对了一半。 指向空表的规则不 会黑洞——查找失败后内核会落到下一条规则。我加了条给 198.51.100.1 的顶优先 级规则指向空表 888 来证明,报文仍然走了表 200:

    # priority-50 rule for 198.51.100.1 -> empty table 888, no routes in it
    $ ip rule add from 198.51.100.1 table 888 priority 50
    $ ip route show table 888
    Error: ipv4: FIB table does not exist.
    $ ip route get 8.8.8.8 from 198.51.100.1
    8.8.8.8 from 198.51.100.1 via 198.51.100.254 dev uplinkB table 200 uid 0

    真正会黑洞的是一条显式的不可达路由,或者默认路由指向一个没起来的隧道/网关。用一 张带 unreachable default 的表抢占好规则,内核会立刻放弃:

    $ ip route add unreachable default table 900
    $ ip rule add from 192.0.2.1 table 900 priority 90   # 90 < 100, which preempts 100
    $ ip route get 8.8.8.8 from 192.0.2.1
    RTNETLINK answers: Host is unreachable              # a real blackhole
    $ ip route get 8.8.8.8 from 198.51.100.1
    8.8.8.8 from 198.51.100.1 via 198.51.100.254 dev uplinkB table 200 uid 0

    所以盯紧优先级数字、并确认隧道是活的;过低的优先级会悄悄抢走流量,而指向死网关则 是fail closed(没流量)而不是大声报错。

  • 它是按地址,不是按主机。 这些规则按源地址匹配。共享同一源地址的两个进程命运 相同——按用户/按进程路由仍然需要防火墙的 owner match 来区分。

  • 持久化不会自动发生。 这里的一切都活不过重启,而且它不该被临时乱加,否则你会和 管理宿主机的东西打架。配置必须由 systemd-networkd(带 From=/Table=/Priority=/FirewallMark= 的 [RoutingPolicyRule])或 NetworkManager(ipv4.route-table 和 ipv4.routing-rules)持有。把规则塞进开 机脚本、同时又让 NetworkManager 管这条链路,就是制造玄学冲突的配方。

  • 实验完要清理。 删规则用 ip rule del priority N;忘了清一条过期规则,你 就把某个源地址路由进了一张不复存在的表。我的容器里,我删掉了所有规则/表/接口,并 确认 netns 回到只剩 eth0 和三条内置规则。

一句话总结

普通路由按目的地址、最长前缀、在一张表里转发。iproute2 的策略路由加了一张 有序规则列表:ip rule 按源地址、fwmark 或接口,按优先级选中一张路由表,ip route 负责往这些表里填。ip route get <dst> from <src> 就是调试器——它跑真实的查找,并显示 哪张表胜出。这一个机制就同时承载了两个出口、分流隧道 VPN、按源的特定回程路径,也正是 Docker 和 WireGuard 替你安装的东西。用 CAP_NET_ADMIN 在一次性 netns 里搭一次,它就 不再是魔法——不过是表、规则,外加一份你能从上往下读的查询次序。