Linux下多网卡绑定bonding bond6

一、bond简介：

1.什么是bonding？

Linux bonding 驱动提供了一个将多个物理网络端口捆绑为单个逻辑网络端口的方法，用于网络负载均衡、冗余和提升网络的性能，比如对于备份服务器，需要在一个晚上备份几个T的数据，如果使用单个的千兆网口将会是很严重的瓶颈。其它的应用，比如ftp服务器，高负载的下载网站, 都有类似的问题。因此使用bond或Linux teaming来绑定多个网卡作为一个逻辑网口，配置单个的IP地址，会大幅提升服务器的网络吞吐(I/O)。

Linux的多网卡绑定功能使用的是内核中的"bonding"模块，关于此模块可以参考Linux Ethernet Bonding Driver文档, 但是目前发布各个Linux版本内核均已包含了此模块，大多数情况下不需要重新编译内核。 Linux 的 bonding 驱动提供了绑定/集成(bond)多个网卡为一个虚拟逻辑网口的功能。并请注意绑定的网口(bonded)有多种工作模式; 一般来说，分为热后备(hot standby) 和负载均衡(load balancing). 在Redhat/Fedora和其它类Redhat Linux中是比较容易配置的。

目前网卡绑定mode共有七种(0~6)bond0、bond1、bond2、bond3、bond4、bond5、bond6。

2、二、bond的七种模式介绍：

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

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。

常用的有三种模式
mode=0：平衡负载模式，有自动备援，但需要”Switch”支援及设定。
mode=1：自动备援模式，其中一条线若断线，其他线路将会自动备援。
mode=6：平衡负载模式，有自动备援，不必”Switch”支援及设定。
需要说明的是如果想做成mode 0的负载均衡,仅仅设置这里options bond0 miimon=100 mode=0是不够的,与网卡相连的交换机必须做特殊配置（这两个端口应该采取聚合方式），因为做bonding的这两块网卡是使用同一个MAC地址.从原理分析一下（bond运行在mode 0下）：mode 0下bond所绑定的网卡的IP都被修改成相同的mac地址，如果这些网卡都被接在同一个交换机，那么交换机的arp表里这个mac地址对应的端口就有多个，那么交换机接受到发往这个mac地址的包应该往哪个端口转发呢？正常情况下mac地址是全球唯一的，一个mac地址对应多个端口肯定使交换机迷惑了。所以 mode0下的bond如果连接到交换机，交换机这几个端口应该采取聚合方式（cisco称为 ethernetchannel，foundry称为portgroup），因为交换机做了聚合后，聚合下的几个端口也被捆绑成一个mac地址.（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。）

mode5和mode6不需要交换机端的设置，网卡能自动聚合，因为做bonding的这两块网卡是使用不同的MAC地址。mode4需要支持802.3ad。mode0，mode2和mode3理论上需要静态聚合方式。

三、实操部分

1、查看bond模块：

modprobe -l bond* 或者 modinfo bonding

2、查看所有网卡：

[master@uni-cloud ~]$ lspci | grep net
00:19.0 Ethernet controller: Intel Corporation 82579LM Gigabit Network Connection (rev 05)
05:00.0 Ethernet controller: Intel Corporation 82574L Gigabit Network Connection

建议关闭NetworkManager：

$chkconfig NetworkManager off

$service NetworkManager stop

3、配置网卡信息：

[master@uni-cloud ~]$ cat /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-bond0
DEVICE=bond0
TYPE=Ethernet
ONBOOT=yes
NM_CONTROLLED=no
BOOTPROTO=none
IPADDR=101.36.***.***
NETMASK=255.255.255.***
GATEWAY=101.36.***.***
DNS1=114.114.114.114
IPV6INIT=no
USERCTL=no

[master@uni-cloud ~]$ cat /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth0
DEVICE=eth0
HWADDR=0c:c4:7a:06:04:49
TYPE=Ethernet
UUID=14b9c03b-ade6-481f-8ee8-fc881bcd28a4
ONBOOT=yes
NM_CONTROLLED=no
BOOTPROTO=none
IPV6INIT=no
USERCTL=no
MASTER=bond0
SLAVE=yes

[master@uni-cloud ~]$ cat /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth1
DEVICE=eth1
HWADDR=0C:C4:7A:06:04:48
TYPE=Ethernet
UUID=d094c5e4-8e55-4465-b4e0-6c3a011f3d29
ONBOOT=no
NM_CONTROLLED=no
BOOTPROTO=none
IPV6INIT=no
USERCTL=no
MASTER=bond0
SLAVE=yes

4、修改modprobe相关设定文件，并加载bonding模块

[master@uni-cloud ~]$ cat /etc/modprobe.d/bonding.conf
alias bond0 bonding
options bonding miimon=100 mode=6

卸载和重新加载bonding模块，重启网络服务：

modprobe -r bonding #bonding已经载入的情况下重新载入需要“-r”选项，比如更换了模式等配置文件内容（bonding.conf文件里）则需要通过此命令使新 modprobe bonding 的设置生效。

service network restart

查看bonding模块状态：

[mailmaster@uni-cloud ~]$ lsmod | grep bonding
bonding 128245 0

5、确认bonding模式和状态：

[master@uni-cloud ~]$ cat /proc/net/bonding/bond0
Ethernet Channel Bonding Driver: v3.6.0 (September 26, 2009)

Bonding Mode: adaptive load balancing
Primary Slave: None
Currently Active Slave: eth0
MII Status: up
MII Polling Interval (ms): 100
Up Delay (ms): 0
Down Delay (ms): 0

Slave Interface: eth0
MII Status: up
Speed: 10 Mbps
Duplex: full
Link Failure Count: 0
Permanent HW addr: 0c:c4:7a:06:04:49
Slave queue ID: 0

Slave Interface: eth1
MII Status: up
Speed: 10 Mbps
Duplex: full
Link Failure Count: 0
Permanent HW addr: 0c:c4:7a:06:04:48
Slave queue ID: 0

[master@uni-cloud ~]$ ifconfig | grep HWaddr

bond0 Link encap:Ethernet HWaddr 0C:C4:7A:06:04:49
eth0 Link encap:Ethernet HWaddr 0C:C4:7A:06:04:49
eth1 Link encap:Ethernet HWaddr 0C:C4:7A:06:04:48
inet6 addr: ::1/128 Scope:Host
virbr0 Link encap:Ethernet HWaddr 52:54:00:56:F3:F3

[root@master]# ifdown eth0

[root@master]# ifconfig | grep H
bond0 Link encap:Ethernet HWaddr 0C:C4:7A:06:04:49
eth1 Link encap:Ethernet HWaddr 0C:C4:7A:06:04:49
inet6 addr: ::1/128 Scope:Host
virbr0 Link encap:Ethernet HWaddr 52:54:00:56:F3:F3

#模式6下bond0会使用eth0或eth1其中某一个网卡的mac地址，如果此mac地址对应的物理网卡down了，则存活的某一网卡继承此mac地址（这mac地址是虚拟出来的，设备实际的mac地址是唯一且不变的），当然bond0 mac地址也是此值；此外mode0模式下查看会发现bond将所有的网卡mac地址虚拟成相同的mac地址，内容如下：

bond0 Link encap:Ethernet HWaddr 0C:C4:7A:06:04:49
eth0 Link encap:Ethernet HWaddr 0C:C4:7A:06:04:49
eth1 Link encap:Ethernet HWaddr 0C:C4:7A:06:04:49
virbr0 Link encap:Ethernet HWaddr 52:54:00:56:F3:F3

6、另外如果eth0和eth1没写MASTER和SLAVE，则需要增加开机启动脚本如下：
在 /etc/rc.d/rc.local里加上
ifenslave bond0 eth0 eth1

除此之外如果需要查看网卡详细信息可使用 ethtool 工具。

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