linux 网络虚拟化： macvlan

转载自:
http://cizixs.com/2016/10/25/kubernetes-intro-kubelet

macvlan 简介

macvlan 是 linux kernel 比较新的特性，可以通过以下方法判断当前系统是否支持：

modprobemacvlan lsmod | grep macvlan
macvlan 19046 0
如果第一个命令报错，或者第二个命令没有返回，则说明当前系统不支持 macvlan，需要升级系统或者升级内核。

macvlan 允许你在主机的一个网络接口上配置多个虚拟的网络接口，这些网络 interface 有自己独立的 mac 地址，也可以配置上 ip 地址进行通信。macvlan 下的虚拟机或者容器网络和主机在同一个网段中，共享同一个广播域。macvlan 和 bridge 比较相似，但因为它省去了 bridge 的存在，所以配置和调试起来比较简单，而且效率也相对高。除此之外，macvlan 自身也完美支持 VLAN。

如果希望容器或者虚拟机放在主机相同的网络中，享受已经存在网络栈的各种优势，可以考虑 macvlan。

各个 linux 发行版对 macvlan 的支持

macvlan 对kernel 版本依赖：Linux kernel v3.9–3.19 and 4.0+。几个重要发行版支持情况：

ubuntu：>= saucy(13.10)
RHEL(Red Hat Enterprise Linux): >= 7.0(3.10.0)
Fedora: >=19(3.9)
Debian: >=8(3.16)
各个发行版的 kernel 都可以自行手动升级，具体操作可以参考官方提供的文档。

以上版本信息参考了这些资料：

List of ubuntu versions with corresponding linux kernel version
Red Hat Enterprise Linux Release Dates
四种模式

private mode：过滤掉所有来自其他 macvlan 接口的报文，因此不同 macvlan 接口之间无法互相通信
vepa(Virtual Ethernet Port Aggregator) mode： 需要主接口连接的交换机支持 VEPA/802.1Qbg 特性。所有发送出去的报文都会经过交换机，交换机作为再发送到对应的目标地址（即使目标地址就是主机上的其他 macvlan 接口），也就是 hairpin mode 模式，这个模式用在交互机上需要做过滤、统计等功能的场景。
bridge mode：通过虚拟的交换机讲主接口的所有 macvlan 接口连接在一起，这样的话，不同 macvlan 接口之间能够直接通信，不需要将报文发送到主机之外。这个模式下，主机外是看不到主机上 macvlan interface 之间通信的报文的。
passthru mode：暂时没有搞清楚这个模式要解决的问题
VEPA 和 passthru 模式下，两个 macvlan 接口之间的通信会经过主接口两次：第一次是发出的时候，第二次是返回的时候。这样会影响物理接口的宽带，也限制了不同 macvlan 接口之间通信的速度。如果多个 macvlan 接口之间通信比较频繁，对于性能的影响会比较明显。

private 模式下，所有的 macvlan 接口都不能互相通信，对性能影响最小。

bridge 模式下，数据报文是通过内存直接转发的，因此效率会高一些，但是会造成 CPU 额外的计算量。

NOTE：如果要手动分配 mac 地址，请注意本地的 mac 地址最高位字节的低位第二个 bit 必须是 1。比如 02:xx:xx:xx:xx:xx。

实验

为了方便演示，我们会创建出来两个 macvlan 接口，分别放到不同的 network namespace 里。整个实验的网络拓扑结构如下：

network topology

首先还是创建两个 network namespace：

[root@localhost ~]# ip netns add net1
[root@localhost ~]# ip netns add net2
然后创建 macvlan 接口:

[root@localhost ~]# ip link add link enp0s8 mac1 type macvlan
[root@localhost ~]# ip link
23: mac1@enp0s8: