在linux操作系统中实现多网卡的绑定

原理简介

在这介绍的Linux多网卡绑定实现就是使用多块网卡虚拟成为一块网卡，使这个聚合起来的设备看起来是一个单独的以太网接口设 备，通俗点讲就是多块网卡具有相同的IP地址而并行链接聚合成一个逻辑链路工作。其实这项技术早在Sun和Cisco上已存在并实施过， 被称为Trunking和Etherchannel技术，现在，在Linux的2.4.x的内核中也采用了这种技术，被称为bonding。   

bonding技术的最早应用是在集群——beowulf上，为了提高集群节点间的数据传输而设计的。下面分析一下bonding 的原理,什么 是bonding？需要我们从网卡的混(promisc)模式说起。我们知道，在正常情况下，网卡只接收目的硬件地(MACAddress)是自身Mac的以太网帧，对于别的数据帧都滤掉，以减轻驱动程序的负担。但是网卡也支持另外一种被称为混杂promisc的模式，它可以接收 网络上所有的帧，比如说cpdump，就是运行在这个模式下。bonding也是运行在这个模式下，而且修改了驱动程序中的Mac地址，将 多块网卡的Mac地址改成相同的，可以接收特定mac的数据帧。然后把相应的数据帧传送给bond驱动程序处理。 绑定的前提条件：芯片组型号相同，而且网卡应该具备自己独立的BIOS芯片。

七种bond模式说明：

第一种模式：mod=0 ，即：Round-robin policy（平衡抡循环策略）

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。

 

第二种模式：mod=1，即：Active-backup policy（主-备份策略）

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。

 

第三种模式：mod=2，即：balance-xor policy（平衡策略）

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。

 

第四种模式：mod=3，即：broadcast（广播策略）

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。

 

第五种模式：mod=4，即：IEEE 802.3ad 动态链接聚合

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。

 

第六种模式：mod=5，即：Adaptive transmit load balancing（适配器传输负载均衡）

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。该模式的必要条件：ethtool支持获取每个slave的速率。

第七种模式：mod=6，即：Adaptive load balancing（适配器适应性负载均衡）            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。

 

模式一的配置参数及截图

修改内核文件

[root@localhost network-scripts]# vim ifcfg-eth0

 

[root@localhost network-scripts]# vim ifcfg-eth1

 

[root@localhost network-scripts]# cp ifcfg-eth0 ifcfg-bond0

[root@localhost network-scripts]# vim ifcfg-bond0

 

编辑模块配置文件

[root@localhost network-scripts]# vim /etc/modprobe.conf

 

把eth0 eth1两网卡绑定到bond0

[root@localhost network-scripts]# vim /etc/rc.local

 

重起系统

 

查看网卡信息

[root@localhost ~]# ifconfig |less

 

 

查看通信情况

ping10.106.109.2 -t

 

内核信息

[root@localhost ~]# cat /proc/net/bonding/bond0

 

测试结果，

断开主网卡，丢一包马上又重新ping通

 

此时网卡绑定情况

[root@localhost ~]# cat /proc/net/bonding/bond0

 

模式0配置待续