01 macvlan 简介#
前面的文章讲过了几种 Linux 虚拟网络设备:tap/tun、veth-pair、bridge,它们本质上是 Linux 系统 提供的网络虚拟化解决方案,今天要讲的 macvlan 也是其中的一种,准确说这是一种网卡虚拟化的解决方案。因为 macvlan 这种技术能将 一块物理网卡虚拟成多块虚拟网卡 ,相当于物理网卡施展了 多重影分身之术 ,由一个变多个。
02 macvlan 的工作原理#
macvlan 是 Linux kernel 支持的新特性,支持的版本有 v3.9-3.19 和 4.0+,比较稳定的版本推荐 4.0+。它一般是以内核模块的形式存在,我们可以通过以下方法判断当前系统是否支持:
Copy# modprobe macvlan# lsmod | grep macvlanmacvlan 24576 0
如果第一个命令报错,或者第二个命令没有返回,说明当前系统不支持 macvlan,需要升级内核。
macvlan 这种技术听起来有点像 VLAN,但它们的实现机制是完全不一样的。macvlan 子接口和原来的主接口是完全独立的,可以单独配置 MAC 地址和 IP 地址,而 VLAN 子接口和主接口共用相同的 MAC 地址。VLAN 用来划分广播域,而 macvlan 共享同一个广播域。
通过不同的子接口,macvlan 也能做到流量的隔离。macvlan 会根据收到包的目的 MAC 地址判断这个包需要交给哪个虚拟网卡,虚拟网卡再把包交给上层的协议栈处理。
03 四种模式#
根据 macvlan 子接口之间的通信模式,macvlan 有四种网络模式:
private 模式
vepa(virtual ethernet port aggregator) 模式
bridge 模式
passthru 模式
默认使用的是 vepa 模式。
3.1 private#
这种模式下,同一主接口下的子接口之间彼此隔离,不能通信。即使从外部的物理交换机导流,也会被无情地丢掉。
3.2 vepa#
这种模式下,子接口之间的通信流量需要导到外部支持 802.1Qbg/VPEA
功能的交换机上(可以是物理的或者虚拟的),经由外部交换机转发,再绕回来。
注:802.1Qbg/VPEA
功能简单说就是交换机要支持 发夹(hairpin)
功能,也就是数据包从一个接口上收上来之后还能再扔回去。
3.3 bridge#
这种模式下,模拟的是 Linux bridge 的功能,但比 bridge 要好的一点是每个接口的 MAC 地址是已知的,不用学习。所以,这种模式下,子接口之间就是直接可以通信的。
3.4 passthru#
这种模式,只允许单个子接口连接主接口,且必须设置成混杂模式,一般用于子接口桥接和创建 VLAN 子接口的场景。
3.5 mactap#
和 macvlan 相似的技术还有一种是 mactap。和 macvlan 不同的是,mactap 收到包之后不是交给协议栈,而是交给一个 tapX 文件,然后通过这个文件,完成和用户态的直接通信。
04 实践#
在 Linux 系统下,创建 macvlan 的命令形式如下:
Copyip link add link DEVICE name NAME type { macvlan | macvtap } mode { private | vepa | bridge | passthru [ nopromisc ] }
通常,单独使用 macvlan 毫无意义,一般都是结合 VM 和容器来构建网络。下面我们就简单使用 namespace 来看看 Linux 是怎么使用 macvlan 的。
实验拓扑如下:
在我的系统中,以接口 enp0s8
为例创建两个 macvlan 子接口(使用 bridge 模式),配置 IP 并将其挂到两个 namespace 中,测试连通性。
Copy# 创建两个 macvlan 子接口ip link add link enp0s8 dev mac1 type macvlan mode bridge ip link add link enp0s8 dev mac2 type macvlan mode bridge# 创建两个 namespaceip netns add ns1 ip netns add ns2# 将两个子接口分别挂到两个 namespace 中ip link set mac1 netns ns1 ip link set mac2 netns ns2# 配置 IP 并启用ip netns exec ns1 ip a a 192.168.56.122/24 dev mac1 ip netns exec ns1 ip l s mac1 up ip netns exec ns1 ip a a 192.168.56.123/24 dev mac2 ip netns exec ns2 ip l s mac2 up
注:enp0s8
的 IP 是 192.168.56.110/24
,配置的子接口 IP 也必须是同一网段的。
完了两个子接口 ping 一下:
Copyroot@ubuntu:~# ip netns exec ns1 ip a show mac19: mac1@if3: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UNKNOWN group default qlen 1 link/ether 2e:6e:d9:08:c5:05 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netnsid 0 inet 192.168.56.122/24 scope global mac1 valid_lft forever preferred_lft forever inet6 fe80::2c6e:d9ff:fe08:c505/64 scope link valid_lft forever preferred_lft forever root@ubuntu:~# ip netns exec ns1 ping 192.168.56.123PING 192.168.56.123 (192.168.56.123) 56(84) bytes of data. 64 bytes from 192.168.56.123: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.052 ms 64 bytes from 192.168.56.123: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.028 ms ^C --- 192.168.56.123 ping statistics --- 2 packets transmitted, 2 received, 0% packet loss, time 1000ms rtt min/avg/max/mdev = 0.028/0.040/0.052/0.012 ms
可以看到,能够 ping 通,如果把上面的 mode 换成其他模式就行不通了,这个就留给大家去实验了(默认是 vepa 模式)。
另外,在 docker 中,macvlan 是一种较为重要的跨主机网络模型,这块的内容就留作下篇文章再做讲解了。
05 总结#
macvlan 是一种网卡虚拟化技术,能够将一张网卡虚拟出多张网卡。
macvlan 的四种通信模式,常用模式是 bridge。
思考一下:
macvlan bridge 和 bridge 的异同点
还有一种类似的技术,多张虚拟网卡共享相同 MAC 地址,但有独立的 IP 地址,这是什么技术?
推荐本站淘宝优惠价购买喜欢的宝贝:
本文链接:https://www.hqyman.cn/post/8554.html 非本站原创文章欢迎转载,原创文章需保留本站地址!
休息一下~~