Linux系统配置双网卡绑定bond0
1、bonding简述
双网卡配置设置虚拟为一个网卡实现网卡的冗余,其中一个网卡坏掉后网络通信仍可正常使用,实现网卡层面的负载均衡和高可用性。现在一般的企业都会使用双网卡接入,这样既能添加网络带宽,同时又能做相应的冗余,可以说是好处多多。而一般企业都会使用linux操作系统下自带的网卡绑定模式,当然现在网卡产商也会出一些针对windows操作系统网卡管理软件来做网卡绑定(windows操作系统没有网卡绑定功能 需要第三方支持)。
1.1 bonding原理
网卡工作在混杂(promisc)模式,接收到达网卡的所有数据包,tcpdump工作用的也是混杂模式(promisc),将两块网卡的MAC地址修改为相同接收特定MAC的数据帧,然后把相应的数据帧传送给bond驱动程序进行处理。
1.2 Bonding模式(bonding mode)
轮询策略(round robin),mode=0,按照设备顺序依次传输数据包,提供负载均衡和容错能力
主备策略(active-backup),mode=1,只有主网卡处于工作状态,备网卡处于备用状态,主网卡坏掉后备网卡开始工作,提供容错能力
异或策略(load balancing (xor)),mode=2,根据源MAC地址和目的MAC地址进行异或计算的结果来选择传输设备,提供负载均衡和容错能力
广播策略(fault-tolerance (broadcast)),mode=3,将所有数据包传输给所有接口通过全部设备来传输所有数据,一个报文会复制两份通过bond下的两个网卡分别发送出去,提供高容错能力
动态链接聚合(lacp),mode=4,按照802.3ad协议的聚合自动配置来共享相同的传输速度,网卡带宽最高可以翻倍,链路聚合控制协议(LACP)自动通知交换机聚合哪些端口,需要交换机支持 802.3ad协议,提供容错能力
输出负载均衡模式(transmit load balancing),mode=5,输出负载均衡模式,只有输出实现负载均衡,输入数据时则只选定其中一块网卡接收,需要网卡和驱动支持ethtool命令
输入/输出负载均衡模式(adaptive load balancing),mode=6,输入和输出都实现负载均衡,需要网卡和驱动支持ethtool命令
2、网卡配置文件的配置
2.1 配置环境
环境:系统CentOS 6.7 + 虚拟机 VMware 12
至少两块物理网卡(VMware上添加eth0,eth1)
2.2 需要添加或修改的配置文件有5个(mode=1)
这5个配置文件是:
/etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth{0,1}
/etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-bond0
/etc/modprobe.d/dist.conf
/etc/rc.local
2.2.1 /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-{eth0,eth1,bonding0}修改或添加
提示:先备份好eth0和eth1,再修改这几个文件
以下是修改好的三个网卡配置文件的参数
[root@ant network-scripts]# vimdiff ifcfg-eth0 ifcfg-eth1 ifcfg-bond0
2.2.2 修改/etc/modprobe.d/dist.conf文件
在此文件中添加以下内容:
alias bond0 bonding,表示系统在启动时加载bonding模块,对外虚拟网络接口设备为 bond0
miimon=100,表示系统每100ms监测一次链路连接状态,如果有一条线路不通就转入另一条线
mode=1,表示绑定模式为1
primary=eth0,系统首先eth0作为bond0接口与外界信息的传输接口
2.2.3 修改配置文件/etc/rc.local
在此文件中添加以下内容:
modprobe bonding miimon=100 mode=1
2.2.4 重启网络(service network restart),并查看三个接口的mac地址
使用ifconfig命令显示,bond0,eth1,eth2物理地址相同,提示三个网卡均通过一个ip主机端口与外界通信
但是,我们可以看到,在mode=1的情况下,当前bond0采用eth0通信,实际的物理网卡地址见下图:
3、验证网络的连通性
没有丢包,网络连通性可。
[root@ant ~]# tcpdump port 22 -Stn -c 6
tcpdump: WARNING: eth0: no IPv4 address assigned
tcpdump: verbose output suppressed, use -v or -vv for full protocol decode
listening on eth0, link-type EN10MB (Ethernet), capture size 65535 bytes
IP 192.168.253.129.ssh > 192.168.253.1.50595: Flags [P.], seq 2999128300:2999128400, ack 2399104519, win 141, length 100
IP 192.168.253.129.ssh > 192.168.253.1.50595: Flags [P.], seq 2999128400:2999128724, ack 2399104519, win 141, length 324
IP 192.168.253.1.50595 > 192.168.253.129.ssh: Flags [.], ack 2999128724, win 254, length 0
IP 192.168.253.129.ssh > 192.168.253.1.50595: Flags [P.], seq 2999128724:2999128888, ack 2399104519, win 141, length 164
IP 192.168.253.129.ssh > 192.168.253.1.50595: Flags [P.], seq 2999128888:2999129148, ack 2399104519, win 141, length 260
IP 192.168.253.1.50595 > 192.168.253.129.ssh: Flags [.], ack 2999129148, win 252, length 0
6 packets captured
7 packets received by filter
0 packets dropped by kernel
1、mode=0(balance-rr)(平衡抡循环策略)
链路负载均衡,增加带宽,支持容错,一条链路故障会自动切换正常链路。交换机需要配置聚合口,思科叫port channel。
特点:传输数据包顺序是依次传输(即:第1个包走eth0,下一个包就走eth1….一直循环下去,直到最后一个传输完毕),此模式提供负载平衡和容错能力;但是如果一个连接或者会话的数据包从不同的接口发出的话,中途再经过不同的链路,在客户端很有可能会出现数据包无序到达的问题,而无序到达的数据包需要重新要求被发送,这样网络的吞吐量就会下降
2、mode=1(active-backup)(主-备份策略)
这个是主备模式,只有一块网卡是active,另一块是备用的standby,所有流量都在active链路上处理,交换机配置的是捆绑的话将不能工作,因为交换机往两块网卡发包,有一半包是丢弃的。
特点:只有一个设备处于活动状态,当一个宕掉另一个马上由备份转换为主设备。mac地址是外部可见得,从外面看来,bond的MAC地址是唯一的,以避免switch(交换机)发生混乱。此模式只提供了容错能力;由此可见此算法的优点是可以提供高网络连接的可用性,但是它的资源利用率较低,只有一个接口处于工作状态,在有
N 个网络接口的情况下,资源利用率为1/N
3、mode=2(balance-xor)(平衡策略)
表示XOR Hash负载分担,和交换机的聚合强制不协商方式配合。(需要xmit_hash_policy,需要交换机配置port channel)
特点:基于指定的传输HASH策略传输数据包。缺省的策略是:(源MAC地址 XOR 目标MAC地址) % slave数量。其他的传输策略可以通过xmit_hash_policy选项指定,此模式提供负载平衡和容错能力
4、mode=3(broadcast)(广播策略)
表示所有包从所有网络接口发出,这个不均衡,只有冗余机制,但过于浪费资源。此模式适用于金融行业,因为他们需要高可靠性的网络,不允许出现任何问题。需要和交换机的聚合强制不协商方式配合。
特点:在每个slave接口上传输每个数据包,此模式提供了容错能力
5、mode=4(802.3ad)(IEEE 802.3ad 动态链接聚合)
表示支持802.3ad协议,和交换机的聚合LACP方式配合(需要xmit_hash_policy).标准要求所有设备在聚合操作时,要在同样的速率和双工模式,而且,和除了balance-rr模式外的其它bonding负载均衡模式一样,任何连接都不能使用多于一个接口的带宽。
特点:创建一个聚合组,它们共享同样的速率和双工设定。根据802.3ad规范将多个slave工作在同一个激活的聚合体下。
外出流量的slave选举是基于传输hash策略,该策略可以通过xmit_hash_policy选项从缺省的XOR策略改变到其他策略。需要注意的是,并不是所有的传输策略都是802.3ad适应的,尤其考虑到在802.3ad标准43.2.4章节提及的包乱序问题。不同的实现可能会有不同的适应
性。
必要条件:
条件1:ethtool支持获取每个slave的速率和双工设定
条件2:switch(交换机)支持IEEE 802.3ad Dynamic link aggregation
条件3:大多数switch(交换机)需要经过特定配置才能支持802.3ad模式
6、mode=5(balance-tlb)(适配器传输负载均衡)
是根据每个slave的负载情况选择slave进行发送,接收时使用当前轮到的slave。该模式要求slave接口的网络设备驱动有某种ethtool支持;而且ARP监控不可用。
特点:不需要任何特别的switch(交换机)支持的通道bonding。在每个slave上根据当前的负载(根据速度计算)分配外出流量。如果正在接受数据的slave出故障了,另一个slave接管失败的slave的MAC地址。
必要条件:ethtool支持获取每个slave的速率
7、mode=6(balance-alb)(适配器适应性负载均衡)
在5的tlb基础上增加了rlb(接收负载均衡receive load balance).不需要任何switch(交换机)的支持。接收负载均衡是通过ARP协商实现的.
特点:该模式包含了balance-tlb模式,同时加上针对IPV4流量的接收负载均衡(receive
load balance,
rlb),而且不需要任何switch(交换机)的支持。接收负载均衡是通过ARP协商实现的。bonding驱动截获本机发送的ARP应答,并把源硬件地址改写为bond中某个slave的唯一硬件地址,从而使得不同的对端使用不同的硬件地址进行通信。来自服务器端的接收流量也会被均衡。当本机发送ARP请求时,bonding驱动把对端的IP信息从ARP包中复制并保存下来。当ARP应答从对端到达
时,bonding驱动把它的硬件地址提取出来,并发起一个ARP应答给bond中的某个slave。
使用ARP协商进行负载均衡的一个问题是:每次广播
ARP请求时都会使用bond的硬件地址,因此对端学习到这个硬件地址后,接收流量将会全部流向当前的slave。这个问题可以通过给所有的对端发送更新
(ARP应答)来解决,应答中包含他们独一无二的硬件地址,从而导致流量重新分布。
当新的slave加入到bond中时,或者某个未激活的slave重新 激活时,接收流量也要重新分布。接收的负载被顺序地分布(round robin)在bond中最高速的slave上
当某个链路被重新接上,或者一个新的slave加入到bond中,接收流量在所有当前激活的slave中全部重新分配,通过使用指定的MAC地址给每个
client发起ARP应答。下面介绍的updelay参数必须被设置为某个大于等于switch(交换机)转发延时的值,从而保证发往对端的ARP应答
不会被switch(交换机)阻截。
必要条件:
条件1:ethtool支持获取每个slave的速率;
条件2:底层驱动支持设置某个设备的硬件地址,从而使得总是有个slave(curr_active_slave)使用bond的硬件地址,同时保证每个bond
中的slave都有一个唯一的硬件地址。如果curr_active_slave出故障,它的硬件地址将会被新选出来的
curr_active_slave接管其实mod=6与mod=0的区别:mod=6,先把eth0流量占满,再占eth1,….ethX;而mod=0的话,会发现2个口的流量都很稳定,基本一样的带宽。而mod=6,会发现第一个口流量很高,第2个口只占了小部分流量。
mode5和mode6不需要交换机端的设置,网卡能自动聚合。mode4需要支持802.3ad。mode0,mode2和mode3理论上需要静态聚合方式。
但实测中mode0可以通过mac地址欺骗的方式在交换机不设置的情况下不太均衡地进行接收。
参考:
https://www.cnblogs.com/st-jun/p/LinuxLoadbalance.html
https://www.linuxidc.com/Linux/2017-11/148410.htm?utm_source=tuicool&utm_medium=referral
https://www.cnblogs.com/luoahong/p/6243065.html
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