Linux服务器 bond模式详解---理论篇（一）

目前网卡绑定mode共有七种(0~6)

一、bonding的七种工作模式

balance-rr (mode=0) 默认, 有高可用 (容错) ，负载均衡的功能, 需要交换机的配置，每块网卡轮询发包 (流量分发比较均衡)。
active-backup (mode=1) 只有高可用 (容错) 功能, 不需要交换机配置, 这种模式只有一块网卡工作, 对外只有一个mac地址。缺点是端口利用率比较低
balance-xor (mode=2) 不常用
broadcast (mode=3) 不常用
802.3ad (mode=4) IEEE 802.3ad 动态链路聚合，需要交换机配置端口为LACP
balance-tlb (mode=5) 不常用
balance-alb (mode=6) 有高可用 ( 容错 )和负载均衡的功能，不需要交换机配置 (流量分发到每个接口不是特别均衡)

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
连接交换机的两个端口不需要做LACP

 

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。

 

二、bond驱动参数（modinfo bonding命令查看所有的解释）

miimon： 监视网络链接的频度，单位是毫秒，我们设置的是100毫秒。
mode： bond模式，主要有以下几种，在一般的实际应用中，0和1用的比较多。
xmit_hash_policy:
这个参数的重要性我认为仅次于mode参数，mode参数定义了分发模式 ，而这个参数定义了分发策略 ，文档上说这个参数用于mode2和mode4，我觉得还可以定义更为复杂的策略呢。
1.layer2： 使用二层帧头作为计算分发出口的参数，这导致通过同一个网关的数据流将完全从一个端口发送，为了更加细化分发策略，必须使用一些三层信息，然而却增加了计算开销，天啊，一切都要权衡！
2.layer2+3： 在1的基础上增加了三层的ip报头信息，计算量增加了，然而负载却更加均衡了，一个个主机到主机的数据流形成并且同一个流被分发到同一个端口，根据这个思想，如果要使负载更加均衡，我们在继续增加代价的前提下可以拿到4层的信息。
3.layer3+4： 这个还用多说吗？可以形成一个个端口到端口的流，负载更加均衡。然而且慢！ 事情还没有结束，虽然策略上我们不想将同一个tcp流的传输处理并行化以避免re-order或者re-transmit，因为tcp本身就是一个串行协议，比如Intel的8257X系列网卡芯片都在尽量减少将一个tcp流的包分发到不同的cpu，同样，端口聚合的环境下，同一个tcp流也应该使用本policy使用同一个端口发送，但是不要忘记，tcp要经过ip，而ip是可能要分段的，分了段的ip数据报中直到其被重组(到达对端或者到达一个使用nat的设备)都再也不能将之划为某个tcp流了。ip是一个完全无连接的协议，它只关心按照本地的mtu进行分段而不管别的，这就导致很多时候我们使用layer3+4策略不会得到完全满意的结果。可是事情又不是那么严重，因为ip只是依照本地的mtu进行分段，而tcp是端到端的，它可以使用诸如mss以及mtu发现之类的机制配合滑动窗口机制最大限度减少ip分段，因此layer3+4策略，很OK！

事实上这个选项的配置是 xmit_hash_policy=layer3+4 (目前配置为1，应该是等价于layer3+4 ，目前未确定)