iptables命令：作用與常用參數(shù)

1. iptables 的作用

iptables 是 Linux 系統(tǒng)上最常用的 防火墻工具，用于配置內(nèi)核的 netfilter 包過(guò)濾框架，主要功能包括：

• 包過(guò)濾（Packet Filtering）：允許/拒絕網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包（如防火墻規(guī)則）。
• 網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換（NAT）：實(shí)現(xiàn) SNAT（源地址轉(zhuǎn)換）、DNAT（目標(biāo)地址轉(zhuǎn)換）。
• 端口轉(zhuǎn)發(fā)（Port Forwarding）：將外部請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)到內(nèi)部服務(wù)器。
• 流量統(tǒng)計(jì)（Traffic Accounting）：記錄數(shù)據(jù)包和字節(jié)計(jì)數(shù)。
• 流量整形（Traffic Shaping）：結(jié)合 tc 實(shí)現(xiàn) QoS。

2. iptables 的 5 個(gè)關(guān)鍵鏈（Chains）

iptables 規(guī)則基于 表（Tables） 和 鏈（Chains） 組織，默認(rèn)有 5 個(gè)鏈：

3. iptables 的 4 個(gè)核心表（Tables）

4. iptables 常用參數(shù)

（1）通用參數(shù)

（2）規(guī)則匹配參數(shù)

（3）動(dòng)作（Target）參數(shù)

5. 常用示例

（1）查看規(guī)則

iptables -L -n -v          # 查看 filter 表規(guī)則（默認(rèn)）
iptables -t nat -L -n -v   # 查看 nat 表規(guī)則
iptables -L INPUT -n -v    # 查看 INPUT 鏈規(guī)則

（2）允許/拒絕流量

iptables -A INPUT -p tcp --dport 22 -j ACCEPT   # 允許 SSH
iptables -A INPUT -p tcp --dport 80 -j DROP    # 拒絕 HTTP
iptables -A INPUT -s 192.168.1.0/24 -j ACCEPT  # 允許局域網(wǎng)訪問(wèn)

（3）NAT 與端口轉(zhuǎn)發(fā)

# SNAT（內(nèi)網(wǎng)機(jī)器通過(guò)網(wǎng)關(guān)訪問(wèn)外網(wǎng)）
iptables -t nat -A POSTROUTING -o eth0 -j MASQUERADE

# DNAT（將外網(wǎng) 80 端口轉(zhuǎn)發(fā)到內(nèi)網(wǎng) 192.168.1.2）
iptables -t nat -A PREROUTING -p tcp --dport 80 -j DNAT --to 192.168.1.2:80

（4）保存與恢復(fù)規(guī)則

iptables-save > /etc/iptables.rules   # 保存規(guī)則
iptables-restore < /etc/iptables.rules # 恢復(fù)規(guī)則

心得：

iptables 核心功能：包過(guò)濾、NAT、端口轉(zhuǎn)發(fā)、流量統(tǒng)計(jì)。

關(guān)鍵表與鏈：filter、nat、mangle、raw + INPUT/OUTPUT/FORWARD/PREROUTING/POSTROUTING。

高頻參數(shù)：

• -A（追加規(guī)則）、-I（插入規(guī)則）、-D（刪除規(guī)則）。
• -p（協(xié)議）、--dport（端口）、-s/-d（IP）。
• -j ACCEPT/DROP/REJECT/DNAT/SNAT。

進(jìn)階建議：

• 學(xué)習(xí) nftables（iptables 的下一代替代品）。
• 使用 fail2ban 動(dòng)態(tài)封禁惡意 IP。
• 結(jié)合 conntrack 監(jiān)控連接狀態(tài)。

iptables 頻繁查詢(xún)對(duì)系統(tǒng)性能的影響及優(yōu)化建議

頻繁執(zhí)行該命令可能會(huì)對(duì)系統(tǒng)性能（尤其是 DNS 服務(wù)器）造成負(fù)面影響

1. iptables -t nat -nvL 的 CPU 開(kāi)銷(xiāo)

1.1 命令執(zhí)行過(guò)程

iptables -t nat -nvL 是一個(gè)只讀查詢(xún)命令，主要功能是：

• 遍歷 nat 表的所有規(guī)則（DNAT/SNAT 等）。
• 計(jì)算并顯示每個(gè)規(guī)則的 數(shù)據(jù)包計(jì)數(shù)（pkts） 和 字節(jié)計(jì)數(shù)（bytes）。

1.2 CPU 資源占用分析

規(guī)則遍歷開(kāi)銷(xiāo)：

• 如果 nat 表規(guī)則較多（如數(shù)千條），每次執(zhí)行 iptables -nvL 都需要遍歷整個(gè)規(guī)則鏈，消耗 CPU 時(shí)間。

原子計(jì)數(shù)器讀取：

• iptables 的 pkts/bytes 計(jì)數(shù)器是原子變量（atomic），內(nèi)核需要安全讀取這些值，可能觸發(fā) CPU 緩存同步（尤其在多核系統(tǒng)上）。

1.3 對(duì) DNS 服務(wù)器的影響

DNS 服務(wù)器（如 BIND、CoreDNS）通常是 CPU 密集型 服務(wù)，依賴(lài)快速處理 UDP 查詢(xún)。如果 iptables -nvL 高頻執(zhí)行（如每秒多次），可能導(dǎo)致：

• CPU 時(shí)間片爭(zhēng)搶：DNS 工作線(xiàn)程的 CPU 時(shí)間被 iptables 占用。
• 查詢(xún)延遲增加：DNS 響應(yīng)時(shí)間從毫秒級(jí)上升，甚至觸發(fā)客戶(hù)端超時(shí)重試，進(jìn)一步加劇負(fù)載。

示例量化分析：

• 假設(shè) nat 表有 1000 條規(guī)則，單次 iptables -nvL 耗時(shí) 5ms。
• 每秒執(zhí)行 10 次 → 占用 50ms CPU 時(shí)間/秒（約 5% 單核 CPU）。
• 在 高負(fù)載 DNS 服務(wù)器 上，額外 5% CPU 占用可能導(dǎo)致 尾延遲（P99）顯著上升。

2. iptables 的內(nèi)核鎖競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題

2.1 xtables 鎖機(jī)制

iptables 通過(guò)內(nèi)核的 xt_table 鎖（互斥鎖） 保護(hù)規(guī)則表的讀寫(xiě)一致性：

• 讀操作（如 iptables -L）和 寫(xiě)操作（如 iptables -A）會(huì)競(jìng)爭(zhēng)同一把鎖。
• 舊版內(nèi)核（< 5.3）使用全局鎖，所有 iptables 操作串行化，即使只是查詢(xún)也會(huì)阻塞規(guī)則更新。

2.2 鎖競(jìng)爭(zhēng)對(duì) DNS 的影響

如果 DNS 服務(wù)器與 iptables 規(guī)則管理運(yùn)行在同一臺(tái)機(jī)器上，可能出現(xiàn)：

DNS 線(xiàn)程阻塞：

• 當(dāng) iptables -nvL 執(zhí)行時(shí)，若后臺(tái)有腳本修改規(guī)則（如 iptables -A），查詢(xún)線(xiàn)程會(huì)被阻塞，直到鎖釋放。
• 表現(xiàn)：DNS 查詢(xún)延遲波動(dòng)（如 P99 從 10ms 升至 100ms）。

極端情況：丟包或超時(shí)：

• 若規(guī)則更新極頻繁（如 Kubernetes kube-proxy 動(dòng)態(tài)調(diào)整規(guī)則），iptables -L 可能長(zhǎng)時(shí)間阻塞，甚至導(dǎo)致 DNS 查詢(xún)超時(shí)。

如何檢測(cè)鎖競(jìng)爭(zhēng)？

# 使用 perf 監(jiān)控 xtables 鎖等待（需內(nèi)核支持）
perf probe -a 'xt_table_lock'
perf stat -e 'probe:xt_table_lock' -a sleep 10

3. 優(yōu)化建議

3.1 降低查詢(xún)頻率

避免每秒多次查詢(xún)，改為 每分鐘 1 次 或 僅在需要時(shí)執(zhí)行：

# 示例：Crontab 每分鐘記錄一次
* * * * * /sbin/iptables -t nat -nvL >> /var/log/iptables-nat.log

3.2 使用更高效的工具

改用 nftables（現(xiàn)代 Linux 默認(rèn)防火墻，鎖機(jī)制更高效）：

nft list table ip nat  # 替代 iptables -t nat -nvL

使用 conntrack 監(jiān)控連接狀態(tài)（避免遍歷規(guī)則）：

conntrack -L -j  # 以 JSON 格式顯示 NAT 會(huì)話(huà)

3.3 優(yōu)化系統(tǒng)環(huán)境

減少 iptables 規(guī)則規(guī)模：

• 合并冗余規(guī)則，使用 ipset 優(yōu)化大型規(guī)則集。

分離關(guān)鍵服務(wù)：

• 將 DNS 服務(wù)器與 iptables 管理節(jié)點(diǎn)隔離，避免資源競(jìng)爭(zhēng)。

監(jiān)控與告警：

• 使用 htop、dstat 觀察 CPU 和鎖競(jìng)爭(zhēng)情況：

dstat -tc --top-cpu  # 查看 CPU 占用最高的進(jìn)程

心得：

最終建議

• 偶爾查詢(xún) iptables -t nat -nvL 無(wú)影響，但避免高頻執(zhí)行。
• 長(zhǎng)期優(yōu)化：遷移到 nftables，提升查詢(xún)效率并減少鎖競(jìng)爭(zhēng)。

總結(jié)

以上為個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，希望能給大家一個(gè)參考，也希望大家多多支持腳本之家。

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