Linux Bonding介绍及在虚拟网络设备中的应用

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Linux Bonding介绍及在虚拟网络设备中的应用

简介

Linux bonding驱动提供了一种方法，用以把多个网络接口（network interface）组合成一个逻辑的”bonded”接口。Bonded接口的工作方式取决于驱动的模式：不同的模式提供了热备份或负载均衡等不同的服务。此外，驱动还会监控链路的可用性。

1. Bonding驱动选项

大多数目前发布的Linux内核都以模块（module）方式带了bonding驱动。Bonding驱动的选项是通过在加载时指定参数来设定的。有些参数必须要正确的设定，比如miimon，否则在链接故障时会导致严重的网络性能退化。

具体的主要参数列表：

downdelay

指定一个时间，用于在发现链路故障后，等待一段时间然后禁止一个slave，单位是毫秒(ms)。该选项只对miimon监控有效。downdelay值应该是miimon值的整数倍，否则它将会被取整到最接近的整数倍，缺省值为0。

updelay

当发现一个链路恢复时，在激活该链路之前的等待时间，以毫秒计算。该选项只对miimon链路侦听有效。updelay应该是miimon值的整数倍，如果不是，它将会被向下取整到最近的整数。缺省值为0。指定

miimon

指定MII链路监控频率，单位是毫秒(ms)。这将决定驱动检查每个slave链路状态频率。0表示禁止MII链路监控。100可以作为一个很好的初始参考值。

primary

指定哪个slave成为主设备（primary device），取值为字符串，如eth0，eth1等。只要指定的设备可用，它将一直是激活的slave。只有在主设备（primary device）断线时才会切换设备。这在希望某个slave设备优先使用的情形下很有用，比如，某个slave设备有更高的吞吐率。primary选项只对active-backup模式有效。

mode

指定bonding的策略。缺省是balance-rr （round robin，循环赛）。可选的mode包括：

• balance-rr 或者 0

  Round-robin（循环赛）策略：按顺序传输数据包，从第一个可用的slave到最后一个可用的slave。该模式提供了负载均衡和容错机制。

• active-backup 或者 1

  Active-backup（激活-备份）策略：只有一个slave是激活的(active)。其他的slave只有在当前激活的slave故障后才会变为激活的(active)。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。

• balance-xor 或者 2

  XOR策略：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。该模式提供了负载均衡和容错机制。

• broadcast 或者 3
  Broadcase（广播）策略：在每个slave接口上传输每个数据包。该模式提供了容错机制。

• 802.3ad 或者 4

  IEEE 802.3ad Dynamic link aggregation（动态链接聚合）。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：

1. ethtool支持获取每个slave的速率和双工设定；

2. switch(交换机)支持IEEE 802.3ad Dynamic link aggregation。

• balance-tlb 或者 5

  自适应的传输负载均衡：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。

• balance-alb 或者 6

  自适应均衡负载：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。

  必要条件：

• 1. ethtool支持获取每个slave的速率；

  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。

  2. 配置Bonding设备

  我们可以使用以下方式配置Bonding设备：1、使用Sysconfig配置；2、使用Initscripts配置；3、通过Ifenslave手动配置；4、通过Sysfs手工配置；5、通过ip link命令配置。本文只介绍通过第4、5种方法配置Bonding。

  
  

  2.1 通过Sysfs手工配置

  Sysfs接口允许在不卸载模块的情况下动态配置所有bonds，它也可以在运行时增加和移除bonds。如需配置bonding，必须mount了sysfs文件系统。本文里的示例假定在标准的sysfs的mount点，即/sys。

  
  

  创建和销毁Bond

  增加一个新的bond(bond0)：

        
        
  
         
         
  echo +bond0 > /sys/class/net/bonding_masters
        
        

  移除一个已存在的bond(bond0)：

        
        
  
         
         
  echo -bond0 > /sys/class/net/bonding_masters
        
        

  显示所有存在的bonds：

        
        
  
         
         
  cat /sys/class/net/bonding_masters
        
        

  增加和移除Slaves

  通过使用文件/sys/class/net//bonding/slaves，可以把网络接口从属于某个bond，这个文件的语义和bonding_masters文件完全相同。
  把eth0加入bond(bond0)：

        
        
  
         
         
  ifconfig bond0 up
         
         
  echo +eth0 > /sys/class/net/bond0/bonding/slaves
        
        

  从bond(bond0)里移除eth0：

        
        
  
         
         
  echo -eth0 > /sys/class/net/bond0/bonding/slaves
        
        

  注意：bond必须在slave加入之前启动，所有slave必须在bond接口断开前移除。

  
  

  改变Bond的配置

  每个bond可以独立地配置，通过操纵位于/sys/class/net//bonding下的文件。这些文件的名字直接对应于本文里描述的命令行参数。可以直接把对应文件cat出来看当前的设置。
  把bond0配置为active-backup模式：

        
        
  
         
         
  ifconfig bond0 down
         
         
  echo 1 > /sys/class/net/bond0/bonding/mode
        
        

  或者

        
        
  
         
         
  echo active-backup > /sys/class/net/bond0/bonding/mode
        
        

  注意：在修改模式前，请先断开bond接口。

  在bond0上启用MII监控，使用1秒的时间间隔：

        
        
  
         
         
  echo 1000 > /sys/class/net/bond0/bonding/miimon
        
        

  设置主备模式bond0的primary设备为eth0:

        
        
  
         
         
  echo eth0 > /sys/class/net/bond0/bonding/primary
        
        

  2.2 通过ip link命令配置

  iproute2的3.10版本之后增加了对bond功能的支持，之前的版本不支持，如果要使用ip link命令配置bond，需要升级版本。

  
  

  创建和销毁Bond

  增加一个新的bond(bond0)：

        
        
  
         
         
  ip link add bond0 type bond
        
        

  移除一个已存在的bond(bond0)：

        
        
  
         
         
  ip link delete bond0
        
        

  增加和移除Slaves

  把eth0加入bond(bond0)：

        
        
  
         
         
  ip link set eth0 master bond0
        
        

  从bond(bond0)里移除eth0：