Linux系统配置双网卡绑定bond0

1、bonding简述

双网卡配置设置虚拟为一个网卡实现网卡的冗余，其中一个网卡坏掉后网络通信仍可正常使用，实现网卡层面的负载均衡和高可用性。现在一般的企业都会使用双网卡接入，这样既能添加网络带宽，同时又能做相应的冗余，可以说是好处多多。而一般企业都会使用linux操作系统下自带的网卡绑定模式，当然现在网卡产商也会出一些针对windows操作系统网卡管理软件来做网卡绑定（windows操作系统没有网卡绑定功能 需要第三方支持）。

1.1 bonding原理

网卡工作在混杂（promisc）模式，接收到达网卡的所有数据包，tcpdump工作用的也是混杂模式（promisc），将两块网卡的MAC地址修改为相同接收特定MAC的数据帧，然后把相应的数据帧传送给bond驱动程序进行处理。

1.2 Bonding模式（bonding mode）

• 轮询策略（round robin），mode=0，按照设备顺序依次传输数据包，提供负载均衡和容错能力

• 主备策略（active-backup），mode=1，只有主网卡处于工作状态，备网卡处于备用状态，主网卡坏掉后备网卡开始工作，提供容错能力

• 异或策略（load balancing (xor)），mode=2，根据源MAC地址和目的MAC地址进行异或计算的结果来选择传输设备，提供负载均衡和容错能力

• 广播策略（fault-tolerance (broadcast)），mode=3，将所有数据包传输给所有接口通过全部设备来传输所有数据，一个报文会复制两份通过bond下的两个网卡分别发送出去，提供高容错能力

• 动态链接聚合（lacp），mode=4，按照802.3ad协议的聚合自动配置来共享相同的传输速度，网卡带宽最高可以翻倍，链路聚合控制协议（LACP）自动通知交换机聚合哪些端口，需要交换机支持 802.3ad协议，提供容错能力

• 输出负载均衡模式（transmit load balancing），mode=5，输出负载均衡模式，只有输出实现负载均衡，输入数据时则只选定其中一块网卡接收，需要网卡和驱动支持ethtool命令

• 输入/输出负载均衡模式（adaptive load balancing），mode=6，输入和输出都实现负载均衡，需要网卡和驱动支持ethtool命令

2、网卡配置文件的配置

2.1 配置环境

　　环境：系统CentOS 6.7 + 虚拟机 VMware 12

　　至少两块物理网卡（VMware上添加eth0,eth1）　　

2.2 需要添加或修改的配置文件有5个（mode=1）

　　这5个配置文件是：

　　　　/etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth{0,1}

　　　　/etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-bond0

　　　　/etc/modprobe.d/dist.conf

　　　　/etc/rc.local

2.2.1 /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-{eth0,eth1,bonding0}修改或添加

提示：先备份好eth0和eth1，再修改这几个文件

以下是修改好的三个网卡配置文件的参数

[root@ant network-scripts]# vimdiff ifcfg-eth0 ifcfg-eth1 ifcfg-bond0

2.2.2 修改/etc/modprobe.d/dist.conf文件

 在此文件中添加以下内容：

alias bond0 bonding，表示系统在启动时加载bonding模块，对外虚拟网络接口设备为 bond0

miimon=100，表示系统每100ms监测一次链路连接状态，如果有一条线路不通就转入另一条线

mode=1，表示绑定模式为1

primary=eth0，系统首先eth0作为bond0接口与外界信息的传输接口

2.2.3 修改配置文件/etc/rc.local

在此文件中添加以下内容：

modprobe bonding miimon=100 mode=1

2.2.4 重启网络（service network restart），并查看三个接口的mac地址

使用ifconfig命令显示，bond0，eth1，eth2物理地址相同，提示三个网卡均通过一个ip主机端口与外界通信

但是，我们可以看到，在mode=1的情况下，当前bond0采用eth0通信，实际的物理网卡地址见下图：

 

3、验证网络的连通性

没有丢包，网络连通性可。

[root@ant ~]# tcpdump port 22 -Stn -c 6
tcpdump: WARNING: eth0: no IPv4 address assigned
tcpdump: verbose output suppressed, use -v or -vv for full protocol decode
listening on eth0, link-type EN10MB (Ethernet), capture size 65535 bytes
IP 192.168.253.129.ssh > 192.168.253.1.50595: Flags [P.], seq 2999128300:2999128400, ack 2399104519, win 141, length 100
IP 192.168.253.129.ssh > 192.168.253.1.50595: Flags [P.], seq 2999128400:2999128724, ack 2399104519, win 141, length 324
IP 192.168.253.1.50595 > 192.168.253.129.ssh: Flags [.], ack 2999128724, win 254, length 0
IP 192.168.253.129.ssh > 192.168.253.1.50595: Flags [P.], seq 2999128724:2999128888, ack 2399104519, win 141, length 164
IP 192.168.253.129.ssh > 192.168.253.1.50595: Flags [P.], seq 2999128888:2999129148, ack 2399104519, win 141, length 260
IP 192.168.253.1.50595 > 192.168.253.129.ssh: Flags [.], ack 2999129148, win 252, length 0
6 packets captured
7 packets received by filter
0 packets dropped by kernel

附：bond的七种工作模式介绍的详细介绍

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

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。

mode5和mode6不需要交换机端的设置，网卡能自动聚合。mode4需要支持802.3ad。mode0，mode2和mode3理论上需要静态聚合方式。
但实测中mode0可以通过mac地址欺骗的方式在交换机不设置的情况下不太均衡地进行接收。

参考：

https://www.cnblogs.com/st-jun/p/LinuxLoadbalance.html

https://www.linuxidc.com/Linux/2017-11/148410.htm?utm_source=tuicool&utm_medium=referral

https://www.cnblogs.com/luoahong/p/6243065.html