Linux网卡bond的详解和配置示例

官方指导

前言

网络的吞吐量非常大的时候，就造成网卡的压力很大，网卡bond是通过把多个物理网卡绑定为一个逻辑网卡，实现本地网卡的冗余，带宽扩容和负载均衡，具体的功能取决于采用的哪种模式。

这里说的蛮清楚

一、bond的七种模式介绍：from

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；但是我们知道如果一个连接
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。

• 说明：
  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。

二、bond的配置示例

Ubuntu 18.04 + arm（KungPeng）为例：

Ubuntu 修改interface的看这里

netplan说明

1. 准备

1. 首先查看本linux系统是否支持bond。

root@aas:/opt# modinfo bonding |more
filename:       /lib/modules/4.15.0-29-generic/kernel/drivers/net/bonding/bonding.ko
author:         Thomas Davis, [email protected] and many others
description:    Ethernet Channel Bonding Driver, v3.7.1
version:        3.7.1
license:        GPL
alias:          rtnl-link-bond
srcversion:     44BEC471B37BB1614525752
depends:
intree:         Y
name:           bonding
vermagic:       4.15.0-29-generic SMP mod_unload aarch64
signat:         PKCS#7
signer:
sig_key:

如输出以上信息，则说明支持bonding，如果没有,说明内核不支持bonding,需要重新编译内核.

2. 查看有没有bonding kernel module

modinfo bonding | head -n 3

3. 内核加载bonding module

modprobe bonding

4. 开机启动时加载bonding module

echo bonding > /etc/modules

2. 修改网络配置文件

ubuntu 18.04 开始是配置 /etc/netplan/ 下的 01-netcfg.yaml

先做网络绑定；
然后桥接选择接口—选择绑定的网络。

root@aas:/proc/net/bonding# cat /etc/netplan/01-netcfg.yaml
# This file describes the network interfaces available on your system
# For more information, see netplan(5).
network:
    version: 2
    renderer: networkd
    ethernets:
        enp189s0f0:
            addresses: [ 90.90.133.105/23 ]
            gateway4: 90.90.132.1
    ethernets:
        enp61s0f0:
            dhcp4: no
            dhcp6: no
        enp61s0f1:
            dhcp4: no
            dhcp6: no
    bonds:
        bond0:
            interfaces:
              - enp61s0f0
              - enp61s0f1
            addresses: [ 90.90.133.106/23 ]
            gateway4: 90.90.132.1
            nameservers:
                addresses: [223.5.5.5,223.6.6.6]
            parameters:
                mode: active-backup
                mii-monitor-interval: 100

mode说明：

mode=0 (balance-rr)
mode=1 (active-backup)
mode=2 (balance-xor)
mode=3 (broadcast)
mode=4 (802.3ad)
mode=5 (balance-tlb)
mode=6 (balance-alb)

以上配置文件：
初始条件： 有两个网口配置了ip enp189s0f0, enp61s0f0;
现在我再插一根网线：enp61s0f0，enp61s0f1; 这两个网口组bond0--model1（主备模式） 。

1. 重启网卡

# 一般使用
netplan apply
reboot
# 不行使用
/etc/init.d/networking restart

查看结果：

networkctl list

2. bond 组成配置好的标志

执行 ip a可以看到 组bond 的网口mac地址一样。

root@aas:/proc/net/bonding# ip a
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default qlen 1000
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
    inet 127.0.0.1/8 scope host lo
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 ::1/128 scope host
       valid_lft forever preferred_lft forever
2: enp61s0f0: <BROADCAST,MULTICAST,SLAVE,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc mq master bond0 state UP group default qlen 1000
    link/ether 5e:30:5f:2d:34:be brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
3: enp61s0f1: <BROADCAST,MULTICAST,SLAVE,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc mq master bond0 state UP group default qlen 1000
    link/ether 5e:30:5f:2d:34:be brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
4: enp61s0f2: <BROADCAST,MULTICAST> mtu 1500 qdisc noop state DOWN group default qlen 1000

CentOS 配置示例

[root@kq network-scripts]# cat ifcfg-eno3
TYPE=Ethernet
PROXY_METHOD=none
BROWSER_ONLY=no
BOOTPROTO=none
DEFROUTE=yes
IPV4_FAILURE_FATAL=no
IPV6INIT=yes
IPV6_AUTOCONF=yes
IPV6_DEFROUTE=yes
IPV6_FAILURE_FATAL=no
IPV6_ADDR_GEN_MODE=stable-privacy
NAME=eno3
UUID=3b196356-44e7-48d7-90de-34f70042d5a5
DEVICE=eno3
ONBOOT=yes
MASTER=bond0
SLAVE=yes

[root@kq network-scripts]# cat ifcfg-en
ifcfg-eno1     ifcfg-eno2     ifcfg-eno3     ifcfg-eno4     ifcfg-ens12f0  ifcfg-ens12f1  ifcfg-ens13f0  ifcfg-ens13f1
[root@kq network-scripts]# cat ifcfg-ens1f0
cat: ifcfg-ens1f0: No such file or directory
[root@kq network-scripts]# cat ifcfg-ens1
ifcfg-ens12f0  ifcfg-ens12f1  ifcfg-ens13f0  ifcfg-ens13f1
[root@kq network-scripts]# cat ifcfg-ens1
ifcfg-ens12f0  ifcfg-ens12f1  ifcfg-ens13f0  ifcfg-ens13f1
[root@kq network-scripts]# cat ifcfg-ens12f0
TYPE=Ethernet
PROXY_METHOD=none
BROWSER_ONLY=no
BOOTPROTO=none
DEFROUTE=yes
IPV4_FAILURE_FATAL=no
IPV6INIT=yes
IPV6_AUTOCONF=yes
IPV6_DEFROUTE=yes
IPV6_FAILURE_FATAL=no
IPV6_ADDR_GEN_MODE=stable-privacy
NAME=ens12f0
UUID=52846aba-e00c-43ac-a5b4-61db03718856
DEVICE=ens12f0
ONBOOT=yes
MASTER=bond0
SLAVE=yes

[root@kq network-scripts]# cat ifcfg-bond0
DEVICE=bond0
BOOTPROTO=none
IPADDR=128.5.51.150
NETMASK=255.255.0.0
ONBOOT=yes
BONDING_OPTS="mode=1 miimon=100"
TYPE=bond
#BONDING_MASTER=yes
#BONDING_SLAVE0=eno3
#BONDING_SLAVE1=ens12f0
[root@localhost network-scripts]# cat ifcfg-bond0 
DEVICE=bond0
NAME=bond0
BOOTPROTO=none
IPADDR=128.5.51.210
NETMASK=255.255.0.0
ONBOOT=yes
BONDING_OPTS="mode=1 miimon=100"
TYPE=bond
BONDING_MASTER=yes
#BONDING_SLAVE0=enp125s0f1
#BONDING_SLAVE1=enp125s0f2

三、测试

• 断掉一个网口ifconfig eht1 down
  在另外一台ping ip 是否断联或者丢包；
  标志：最多只能丢包一个。

• 查看是否down成功

cat /proc/net/bonding/bond0

• 断掉两个网口；
  会出现丢包情况。

![www][2]

参考

1. https://www.kernel.org/doc/Documentation/networking/bonding.txt
2. https://netplan.io/examples

[2]: