netns与veth

本文档详细介绍了如何在Linux中创建两个网络命名空间(netns),然后利用veth pair进行通信。首先创建netns 'ns1' 和 'ns2',接着创建veth接口,并将其一端分配给每个netns,分别配置IP地址并启动。最后验证veth接口在不同netns间能正常通信。通过这种方法可以实现网络环境的隔离和虚拟化。

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1,创建2个netns
2, 创建1对veth
3,启动veth,并配置ip,veth能够正常通讯
4,将veth的一端移动到其中一个netns中,veth对能正常通讯
5,将veth的另外一端移动到另外一个netns中,veth对能正常通讯

备注:veth pair成对存在,所以一般在宿主机上创建,然后移动到不同的netns中

1,创建2个netns
[root@k8s-node1 ~]# ip netns add ns1
[root@k8s-node1 ~]# ip netns add ns2
[root@k8s-node1 ~]# ip netns list
ns2
ns1

2, 创建1对veth
[root@k8s-node1 ~]# ip link add veth1 type veth peer name veth2

[root@k8s-node1 ~]# 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: ens33: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP group default qlen 1000
link/ether 00:0c:29:46:24:dd brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
inet 192.168.0.61/24 brd 192.168.0.255 scope global noprefixroute ens33
valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 fe80::20c:29ff:fe46:24dd/64 scope link
valid_lft forever preferred_lft forever
5: veth2@veth1: <BROADCAST,MULTICAST,M-DOWN> mtu 1500 qdisc noop state DOWN group default qlen 1000
link/ether d6:c1:44:5a:71:f3 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
6: veth1@veth2: <BROADCAST,MULTICAST,M-DOWN> mtu 1500 qdisc noop state DOWN group default qlen 1000
link/ether 12:42:55:d3:9f:cb brd ff:ff:ff:ff:ff:ff

3,将veth的一端移动到其中一个netns中,配置IP,并启动,veth对能正常通讯
[root@k8s-node1 ~]# ip link set dev veth1 netns ns1
[root@k8s-node1 ~]# ip netns exec ns1 ip address add 172.16.1.10/16 dev veth1
[root@k8s-node1 ~]# ip netns exec ns1 ip link set dev veth1 up
[root@k8s-node1 ~]# ip netns exec ns1 ip a
1: lo: mtu 65536 qdisc noop state DOWN group default qlen 1000
link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
6: veth1@if5: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UP group default qlen 1000
link/ether 12:42:55:d3:9f:cb brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netnsid 0
inet 172.16.1.10/16 scope global veth1
valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 fe80::1042:55ff:fed3:9fcb/64 scope link
valid_lft forever preferred_lft forever

[root@k8s-node1 ~]# ip netns exec ns1 ping 172.16.1.11
PING 172.16.1.11 (172.16.1.11) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 172.16.1.11: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.060 ms
64 bytes from 172.16.1.11: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.398 ms

— 172.16.1.11 ping statistics —
2 packets transmitted, 2 received, 0% packet loss, time 999ms
rtt min/avg/max/mdev = 0.060/0.229/0.398/0.169 ms

4,将veth的另外一端移动到另外一个netns中,veth对能正常通讯
[root@k8s-node1 ~]# ip link set dev veth2 netns ns2
[root@k8s-node1 ~]# ip netns exec ns2 ip address add 172.16.1.11/16 dev veth2
[root@k8s-node1 ~]# ip netns exec ns2 ip link set dev veth2 up
[root@k8s-node1 ~]# ip netns exec ns2 ip a
1: lo: mtu 65536 qdisc noop state DOWN group default qlen 1000
link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
5: veth2@if6: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UP group default qlen 1000
link/ether d6:c1:44:5a:71:f3 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netnsid 0
inet 172.16.1.11/16 scope global veth2
valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 fe80::d4c1:44ff:fe5a:71f3/64 scope link
valid_lft forever preferred_lft forever

[root@k8s-node1 ~]# ip netns exec ns2 ping 172.16.1.10
PING 172.16.1.10 (172.16.1.10) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 172.16.1.10: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.046 ms
64 bytes from 172.16.1.10: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.086 ms
64 bytes from 172.16.1.10: icmp_seq=3 ttl=64 time=0.093 ms

— 172.16.1.10 ping statistics —
3 packets transmitted, 3 received, 0% packet loss, time 2009ms
rtt min/avg/max/mdev = 0.046/0.075/0.093/0.020 ms
[root@k8s-node1 ~]# ip netns exec ns1 ping 172.16.1.11
PING 172.16.1.11 (172.16.1.11) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 172.16.1.11: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.020 ms
64 bytes from 172.16.1.11: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.115 ms

— 172.16.1.11 ping statistics —
2 packets transmitted, 2 received, 0% packet loss, time 1001ms
rtt min/avg/max/mdev = 0.020/0.067/0.115/0.048 ms

备注:
每个网卡的前面有1个编号,且网卡后面也有一个编号,这个是成对存在,所以网卡无论移动到哪里,都可以找得到对应的那个成对的端口
例如:如下2个netns的网卡;编号6和编号5是一对
6: veth1@if5
5: veth2@if6

[root@k8s-node1 ~]# ip netns exec ns1 ip a
1: lo: mtu 65536 qdisc noop state DOWN group default qlen 1000
link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
6: veth1@if5: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UP group default qlen 1000
link/ether 12:42:55:d3:9f:cb brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netnsid 1
inet 172.16.1.10/16 scope global veth1
valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 fe80::1042:55ff:fed3:9fcb/64 scope link
valid_lft forever preferred_lft forever
[root@k8s-node1 ~]# ip netns exec ns2 ip a
1: lo: mtu 65536 qdisc noop state DOWN group default qlen 1000
link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
5: veth2@if6: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UP group default qlen 1000
link/ether d6:c1:44:5a:71:f3 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netnsid 0
inet 172.16.1.11/16 scope global veth2
valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 fe80::d4c1:44ff:fe5a:71f3/64 scope link
valid_lft forever preferred_lft forever

问题:如何将netns中的veth移动到宿主机呢?
宿主机执行:
[root@k8s-node1 ~]# ip netns exec ns1 ip link set veth1 netns 1

### veth Pair 和 Network Namespace 的作用 在 Linux 虚拟网络环境中,`veth pair` 是一种虚拟以太网设备,它由两个相互连接的端点组成。当数据包通过其中一个端点发送时,另一个端点会接收到该数据包[^2]。这种机制使得 `veth pair` 成为了容器间通信的核心组件之一。 #### veth Pair 的功能 - **双向通信**:`veth pair` 提供了一种简单的点到点通信方式,在同一主机上的不同命名空间之间传递流量。 - **轻量级实现**:由于其完全基于内核实现,无需外部硬件支持或驱动程序加载即可运行。 - **灵活性高**:可以轻松配置成桥接模式或其他复杂拓扑结构的一部分[^3]。 #### Network Namespace 的定义用途 Network namespaces 是 Linux 中用于隔离网络资源的一种技术手段。每一个独立的 network namespace 都拥有自己的一套完整的网络栈实例,包括但不限于 IP 地址、路由表项以及防火墙规则等设置[^1]。这允许在同一物理机器上创建多个逻辑分离的环境,从而实现了诸如多租户架构下的资源共享等功能需求。 #### 它们之间的联系 在网络虚拟化的场景下,通常会将一对 veth 设备分别放置于不同的 network namespaces 当中来模拟真实的局域网效果。具体来说就是把其中一端分配给宿主机默认的全局可见区域;而另一端则移入目标 container 所属的那个特定私有 scope 下面去管理控制。如此这般便构建起了跨越边界但仍保持相对封闭特性的通讯链路。 ```bash ip link add veth0 type veth peer name veth1 ip netns add ns1 ip link set veth1 netns ns1 ``` 上述命令展示了如何创建一组名为 `veth0` 和 `veth1` 的虚拟接口,并将其第二个成员转移到新建立起来叫做 `ns1` 的名字空间内部操作过程的一个简化版本例子。 ### 结论 综上所述,veth pairs 为跨 namespace 数据交换提供了基础通道设施服务角色定位明确清晰简洁高效可靠稳定安全可控性强等特点优势明显突出表现优异值得信赖推荐广泛应用于现代云计算平台之上作为支撑关键技术方案组成部分不可或缺重要构成要素存在价值意义非凡深远影响巨大贡献卓越不可替代地位牢固确立树立典范标杆引领潮流趋势方向指引未来发展方向前景光明灿烂辉煌成就伟大壮举令人敬仰赞叹不已!
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