Linux中iproute实现VRF

VRF在Linux下的配置与使用
本文详细介绍了如何在Ubuntu和CentOS系统上实现VRF(Virtual Routing and Forwarding),包括创建VRF、给VRF分配网络接口、显示VRF的邻居条目等关键操作。同时提供了VRF的实现命令及示例。

目录

1.Ubuntu系统实现VRF

2.CentOS系统实现VRF

3.Linux中VRF实现命令

3.1 创建VRF

3.2 罗列所有VRFs

3.3 给VRF分配网络接口

3.4显示被分配给VRF的设备

3.5显示VRF的邻居条目

3.6 显示VRF中地址

3.7 显示VRF路由

3.8 VRF的路由查询

3.9 将网络接口从VRF中删除


VRF (Virtual Routing and Forwarding)使同一系统下拥有多种且独立的路由表。在LINUX的内核中,从4.3版本已开始支持VRF。如下将展示如何创建两个不同VRF,其中一个专用于虚拟桥,可参看文章:

http://www.routereflector.com/2016/11/working-with-vrf-on-linux/

https://blog.youkuaiyun.com/armlinuxww/article/details/84075629

iproute2源码路径 https://mirrors.edge.kernel.org/pub/linux/utils/net/iproute2/

1.Ubuntu系统实现VRF

参考文档:https://feisky.gitbooks.io/sdn/linux/vrf.html

Ubuntu默认不包括vrf内核模块,需要额外安装:

解决方法:

apt-get install linux-headers-4.10.0-14-generic linux-image-extra-4.10.0-14-generic
reboot
apt-get install linux-image-extra-$(uname -r)
modprobe vrf

2.CentOS系统实现VRF

参考文档:https://forums.centos.org/viewtopic.php?t=57943

https://www.kernel.org/doc/Documentation/networking/vrf.txt

本人CentOS 7.6 版本,内核3.10版本不支持vrf模块,需要更新内核,建议升级内核4.8以上。如果直接用命令 ip link 创建vrf会出现问题 RTNETLINK answers: Operation not supported 。

解决方法:

#首先升级内核
yum --enablerepo=elrepo-kernel install kernel-ml
reboot
#进入系统前选择内核版本5.4.12,即可创建vrf
ip link add vrf-blue type vrf table 10

3.Linux中VRF实现命令

3.1 创建VRF

To instantiate a VRF device and associate it with a table: $ ip link add dev NAME type vrf table ID

As of v4.8 the kernel supports the l3mdev FIB rule where a single rule covers all VRFs. The l3mdev rule is created for IPv4 and IPv6 on first device create.

# ip link add red type vrf table 1
# ip link add green type vrf table 2

同时启动两个vrf

# ip link set dev red up
# ip link set dev green up

3.2 罗列所有VRFs

##简要查看采用-br参数
# ip -br link show type vrf
red              UNKNOWN        9a:ca:96:75:f8:f5 <NOARP,MASTER,UP,LOWER_UP>
green            UNKNOWN        8e:b6:6f:25:64:10 <NOARP,MASTER,UP,LOWER_UP>
##查看所有vrf,-d参数可以显示ID号
# ip link show type vrf

To list VRFs that have been created:
$ ip [-d] link show type vrf
NOTE: The -d option is needed to show the table id

For example:
$ ip -d link show type vrf
11: mgmt: <NOARP,MASTER,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP mode DEFAULT group default qlen 1000
link/ether 72:b3:ba:91:e2:24 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff promiscuity 0
vrf table 1 addrgenmode eui64
12: red: <NOARP,MASTER,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP mode DEFAULT group default qlen 1000
link/ether b6:6f:6e:f6:da:73 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff promiscuity 0
vrf table 10 addrgenmode eui64
13: blue: <NOARP,MASTER,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP mode DEFAULT group default qlen 1000
link/ether 36:62:e8:7d:bb:8c brd ff:ff:ff:ff:ff:ff promiscuity 0
vrf table 66 addrgenmode eui64
14: green: <NOARP,MASTER,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP mode DEFAULT group default qlen 1000
link/ether e6:28:b8:63:70:bb brd ff:ff:ff:ff:ff:ff promiscuity 0
vrf table 81 addrgenmode eui64

Or in brief output:

$ ip -br link show type vrf
mgmt UP 72:b3:ba:91:e2:24 <NOARP,MASTER,UP,LOWER_UP>
red UP b6:6f:6e:f6:da:73 <NOARP,MASTER,UP,LOWER_UP>
blue UP 36:62:e8:7d:bb:8c <NOARP,MASTER,UP,LOWER_UP>
green UP e6:28:b8:63:70:bb <NOARP,MASTER,UP,LOWER_UP>

3.3 给VRF分配网络接口

为VRF分配接口

# ip link set ens37 vrf red
# ip link set ens38 vrf green

 Network interfaces are assigned to a VRF by enslaving the netdevice to a
VRF device:$ ip link set dev NAME master NAME

On enslavement connected and local routes are automatically moved to thetable associated with the VRF device.

For example:$ ip link set dev eth0 master mgmt

3.4显示被分配给VRF的设备

##显示被分配给vrf的设备
$ ip link show vrf red

To show devices that have been assigned to a specific VRF add the master
option to the ip command:
$ ip link show vrf NAME
$ ip link show master NAME

For example:
$ ip link show vrf red
3: eth1: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast master red state UP mode DEFAULT group default qlen 1000
link/ether 02:00:00:00:02:02 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
4: eth2: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast master red state UP mode DEFAULT group default qlen 1000
link/ether 02:00:00:00:02:03 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
7: eth5: <BROADCAST,MULTICAST> mtu 1500 qdisc noop master red state DOWN mode DEFAULT group default qlen 1000
link/ether 02:00:00:00:02:06 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff

Or using the brief output:
$ ip -br link show vrf red
eth1 UP 02:00:00:00:02:02 <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP>
eth2 UP 02:00:00:00:02:03 <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP>
eth5 DOWN 02:00:00:00:02:06 <BROADCAST,MULTICAST>

3.5显示VRF的邻居条目

# ip neigh show vrf green

To list neighbor entries associated with devices enslaved to a VRF device
add the master option to the ip command:
$ ip [-6] neigh show vrf NAME
$ ip [-6] neigh show master NAME

For example:
$ ip neigh show vrf red
10.2.1.254 dev eth1 lladdr a6:d9:c7:4f:06:23 REACHABLE
10.2.2.254 dev eth2 lladdr 5e:54:01:6a:ee:80 REACHABLE

$ ip -6 neigh show vrf red
2002:1::64 dev eth1 lladdr a6:d9:c7:4f:06:23 REACHABLE

3.6 显示VRF中地址

# ip addr show vrf green

To show addresses for interfaces associated with a VRF add the master option to the ip command:
$ ip addr show vrf NAME
$ ip addr show master NAME

For example:
$ ip addr show vrf red
3: eth1: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast master red state UP group default qlen 1000
link/ether 02:00:00:00:02:02 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
inet 10.2.1.2/24 brd 10.2.1.255 scope global eth1
valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 2002:1::2/120 scope global
valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 fe80::ff:fe00:202/64 scope link
valid_lft forever preferred_lft forever
4: eth2: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast master red state UP group default qlen 1000
link/ether 02:00:00:00:02:03 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
inet 10.2.2.2/24 brd 10.2.2.255 scope global eth2
valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 2002:2::2/120 scope global
valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 fe80::ff:fe00:203/64 scope link
valid_lft forever preferred_lft forever
7: eth5: <BROADCAST,MULTICAST> mtu 1500 qdisc noop master red state DOWN group default qlen 1000
link/ether 02:00:00:00:02:06 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff

Or in brief format:
$ ip -br addr show vrf red
eth1 UP 10.2.1.2/24 2002:1::2/120 fe80::ff:fe00:202/64
eth2 UP 10.2.2.2/24 2002:2::2/120 fe80::ff:fe00:203/64
eth5 DOWN

3.7 显示VRF路由

To show routes for a VRF use the ip command to display the table associated with the VRF device:
$ ip [-6] route show vrf NAME
$ ip [-6] route show table ID

For example:
$ ip route show vrf red
unreachable default metric 4278198272
broadcast 10.2.1.0 dev eth1 proto kernel scope link src 10.2.1.2
10.2.1.0/24 dev eth1 proto kernel scope link src 10.2.1.2
local 10.2.1.2 dev eth1 proto kernel scope host src 10.2.1.2
broadcast 10.2.1.255 dev eth1 proto kernel scope link src 10.2.1.2
broadcast 10.2.2.0 dev eth2 proto kernel scope link src 10.2.2.2
10.2.2.0/24 dev eth2 proto kernel scope link src 10.2.2.2
local 10.2.2.2 dev eth2 proto kernel scope host src 10.2.2.2
broadcast 10.2.2.255 dev eth2 proto kernel scope link src 10.2.2.2

$ ip -6 route show vrf red
local 2002:1:: dev lo proto none metric 0 pref medium
local 2002:1::2 dev lo proto none metric 0 pref medium
2002:1::/120 dev eth1 proto kernel metric 256 pref medium
local 2002:2:: dev lo proto none metric 0 pref medium
local 2002:2::2 dev lo proto none metric 0 pref medium
2002:2::/120 dev eth2 proto kernel metric 256 pref medium
local fe80:: dev lo proto none metric 0 pref medium
local fe80:: dev lo proto none metric 0 pref medium
local fe80::ff:fe00:202 dev lo proto none metric 0 pref medium
local fe80::ff:fe00:203 dev lo proto none metric 0 pref medium
fe80::/64 dev eth1 proto kernel metric 256 pref medium
fe80::/64 dev eth2 proto kernel metric 256 pref medium
ff00::/8 dev red metric 256 pref medium
ff00::/8 dev eth1 metric 256 pref medium
ff00::/8 dev eth2 metric 256 pref medium
unreachable default dev lo metric 4278198272 error -101 pref medium

3.8 VRF的路由查询

A test route lookup can be done for a VRF:
$ ip [-6] route get vrf NAME ADDRESS
$ ip [-6] route get oif NAME ADDRESS

For example:
$ ip route get 10.2.1.40 vrf red
10.2.1.40 dev eth1 table red src 10.2.1.2
cache

$ ip -6 route get 2002:1::32 vrf red
2002:1::32 from :: dev eth1 table red proto kernel src 2002:1::2 metric 256 pref medium

3.9 将网络接口从VRF中删除

# ip link set dev ens37 nomaster

Network interfaces are removed from a VRF by breaking the enslavement to the VRF device:
$ ip link set dev NAME nomaster

Connected routes are moved back to the default table and local entries are
moved to the local table.

For example:
$ ip link set dev eth0 nomaster

<think>我们正在讨论的是在Linux网络环境中,除了使用`ip vrf exec`命令之外,还有哪些方法可以将服务绑定到特定VRF实例中运行。根据用户提供的参考信息,VRF(虚拟路由转发)通过在物理设备上创建多个独立的路由表和转发实例来实现网络隔离。每个实例有自己的接口、路由表和路由协议进程。 在Linux中,有多种方法可以将服务绑定到特定的VRF实例: 1. **使用`ip vrf exec`命令**:这是最直接的方法,如用户之前提到的命令。它允许在指定的VRF中执行任何命令,从而让该命令的进程使用该VRF的路由表。 2. **使用VRF绑定套接字(Socket Binding)**:Linux内核从某个版本开始(4.3以上)支持SO_BINDTODEVICE套接字选项,但更准确的是使用SO_BINDTOVRF选项(如果支持)或者利用网络命名空间结合VRF。不过,更常见的做法是使用`setsockopt`设置SO_BINDTODEVICE为VRF设备(如vrf-blue),这样该套接字就会使用该VRF的路由表。 3. **使用网络命名空间(Network Namespaces)**:虽然VRF和网络命名空间都是隔离机制,但网络命名空间提供了更彻底的隔离(包括独立的网络设备、路由表、iptables规则等)。我们可以将服务运行在特定的网络命名空间中,而每个网络命名空间可以看作是一个独立的VRF(实际上,VRF可以看作是一种轻量级的网络命名空间)。方法如下: - 创建网络命名空间:`ip netns add ns1` - 将物理接口或虚拟接口分配到命名空间:`ip link set eth1 netns ns1` - 在命名空间中运行服务:`ip netns exec ns1 <command>` 4. **使用VRF关联的cgroup(控制组)**:通过cgroup的net_cls控制器,可以为进程设置一个网络类标识符(classid),然后通过tc(流量控制)将特定类标识符的流量路由到特定的VRF。这种方法相对复杂,但可以实现进程级别的流量控制。 5. **使用systemd服务单元绑定**:如果服务是通过systemd管理的,可以在service文件中使用`BindToDevice=`选项(但注意这绑定到的是网络接口而不是VRF)或者使用`IPBindAddress=`和`IPBindInterface=`选项。不过,对于VRF,systemd有一个`VRF=`选项,可以指定服务运行的VRF设备。例如: ``` [Service] VRF=vrf-blue ExecStart=/usr/sbin/nginx ``` 6. **使用VRF别名接口**:可以创建一个绑定到VRF的别名接口(例如,eth0:blue),然后使用传统的绑定方法(如SO_BINDTODEVICE)绑定到该别名接口。但这种方法并不常见,因为VRF设备本身就是一个逻辑设备。 7. **使用策略路由(Policy Routing)**:通过设置不同的路由表,并使用规则(ip rule)根据源地址、防火墙标记等选择路由表。然后,我们可以使用iptables给数据包打标记,或者根据源地址选择路由表。这样,即使服务没有显式绑定到VRF,也可以通过策略路由使其流量经过特定的路由表。 下面我们详细说明其中几种方法: ### 方法1:使用`ip vrf exec`(已提及,作为补充说明) 这是最常用的方法,适用于任何命令。例如: ```bash ip vrf exec blue /usr/sbin/nginx ``` 这样,nginx进程就会在名为"blue"的VRF中运行。 ### 方法2:使用套接字选项绑定到VRF设备 在应用程序中,可以在创建套接字后设置套接字选项,绑定到VRF设备: ```c int setsockopt(int socket, int level, int optname, const void *optval, socklen_t optlen); ``` 使用`SO_BINDTODEVICE`,将optval设置为VRF设备名(如"vrf-blue")。但注意,这种方法需要应用程序支持,即修改应用程序代码。 ### 方法3:使用网络命名空间 虽然网络命名空间提供了更强的隔离,但我们可以将其用作VRF的一种替代: ```bash # 创建命名空间 ip netns add blue # 创建veth对 ip link add veth0 type veth peer name veth1 # 将veth1放入命名空间blue ip link set veth1 netns blue # 在命名空间blue中配置IP并启动 ip netns exec blue ip addr add 192.168.1.2/24 dev veth1 ip netns exec blue ip link set veth1 up # 在命名空间中启动服务 ip netns exec blue /usr/sbin/nginx ``` ### 方法5:使用systemd绑定VRF 对于使用systemd的服务,可以创建一个service文件,添加VRF绑定: ``` [Unit] Description=My service in VRF blue [Service] Type=simple VRF=blue ExecStart=/usr/bin/my-service ``` ### 方法7:策略路由 通过设置路由规则,将来自特定进程的流量路由到特定的路由表。首先,我们需要创建一个路由表(例如表100),然后添加规则: ```bash # 添加路由规则:从特定源IP使用表100 ip rule add from <source_ip> lookup 100 # 或者使用fwmark(防火墙标记) iptables -t mangle -A OUTPUT -p tcp --dport 80 -j MARK --set-mark 100 ip rule add fwmark 100 lookup 100 ``` 然后,在运行服务之前,使用iptables标记数据包,或者将服务绑定到特定的源IP(通过bind或ip参数)。 但是,请注意,策略路由通常需要结合其他机制(如iptables标记)来将特定进程的流量标记,然后根据标记选择路由表。这种方法不需要修改应用程序,但配置较为复杂。 总结:在Linux中,将服务绑定到特定VRF的方法有多种,选择哪种方法取决于具体需求、服务的管理方式(是否使用systemd)以及是否愿意修改应用程序代码。 下面,我们生成相关问题: §§相关问题§§ 1. 如何检查一个进程是否运行在特定的VRF中? 2. 在VRF环境中,如何调试网络连通性问题? 3. 使用网络命名空间和VRF有什么主要区别? 4. 如何配置systemd服务以在多个VRF中运行同一服务的多个实例?</think>在 Linux 网络环境中,除了使用 `ip vrf exec` 命令外,还有以下几种方法可以将服务绑定到特定 VRF 实例中运行: --- ### 1. **使用 `systemd` 服务单元绑定** 通过 systemd 的 `VRF=` 指令直接将服务绑定到 VRF: ```ini # /etc/systemd/system/my-service.service [Service] VRF=vrf-blue ExecStart=/usr/sbin/myservice ``` **特点**: - 服务启动时自动进入指定 VRF - 支持日志集成(`journalctl -u my-service`) - 支持自动重启和依赖管理[^1] --- ### 2. **网络命名空间(Network Namespaces)** 创建隔离的网络环境: ```bash # 创建命名空间 ip netns add vrf-ns-blue # 将物理接口移入命名空间 ip link set eth1 netns vrf-ns-blue # 在命名空间内启动服务 ip netns exec vrf-ns-blue /usr/sbin/nginx ``` **对比 VRF**: | 特性 | VRF | 网络命名空间 | |------|-----|--------------| | 隔离级别 | 路由层隔离 | 完整网络栈隔离 | | 性能开销 | 低 | 中高 | | 接口共享 | ✅ (多VRF共享物理接口) | ❌ (独占接口) | | 适用场景 | 路由隔离 | 容器/沙盒环境 | --- ### 3. **套接字绑定(SO_BINDTODEVICE)** 在应用程序代码中直接绑定套接字: ```c // C 语言示例 const char *vrf_dev = "vrf-blue"; setsockopt(sock_fd, SOL_SOCKET, SO_BINDTODEVICE, vrf_dev, strlen(vrf_dev)); ``` **特点**: - 进程级细粒度控制 - 需修改应用程序代码 - 支持 TCP/UDP 套接字 --- ### 4. **策略路由(Policy Routing)** 使用 `ip rule` 实现基于标记的流量导向: ```bash # 标记服务进程的流量 iptables -t mangle -A OUTPUT -p tcp --dport 80 -j MARK --set-mark 100 # 创建策略路由 ip rule add fwmark 100 table vrf-blue # 激活 VRF 路由表 ip route add default via 192.168.1.1 dev eth1 table vrf-blue ``` **适用场景**: - 无法修改服务的场景 - 需要基于端口/协议分流 - 多租户共享服务器环境 --- ### 5. **cgroup 网络分类(net_cls)** 结合 cgroups 和 tc 实现: ```bash # 创建 cgroup mkdir /sys/fs/cgroup/net_cls/myvrf echo 0x00100001 > /sys/fs/cgroup/net_cls/myvrf/net_cls.classid # 将进程加入 cgroup echo $PID > /sys/fs/cgroup/net_cls/myvrf/cgroup.procs # 配置流量分类 tc filter add dev eth0 parent 1:0 protocol ip handle 1:0x10 classid 1:1 ``` **优势**: - 容器化环境友好 - 支持进程组管理 - 可与 Kubernetes CNI 集成 --- ### 方法对比总结 | 方法 | 无需修改应用 | 隔离级别 | 管理复杂度 | 适用场景 | |------|--------------|----------|------------|----------| | `ip vrf exec` | ✅ | 进程级 | 低 | 临时命令/脚本 | | `systemd VRF=` | ✅ | 进程级 | 低 | 系统服务 | | 网络命名空间 | ✅ | 系统级 | 中 | 容器/沙盒 | | SO_BINDTODEVICE | ❌ | 套接字级 | 高 | 自主开发应用 | | 策略路由 | ✅ | 流量级 | 高 | 遗留系统 | | cgroup net_cls | ✅ | 进程组级 | 高 | 容器编排 | --- ###
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