Linux-双网卡绑定bond详解

1、什么是bond
网卡bond是通过多张物理网卡绑定为一个逻辑网卡，实现本地网卡的冗余，带宽扩容和负载均衡，在生产场景中是一种常用的技术。Kernels 2.4.12及以后的版本均供bonding模块，以前的版本可以通过patch实现。
可以通过以下命令确定内核是否支持 bonding：
[root@lixin network-scripts] #cat /boot/config-2.6.32-573.el6.x86_64 |grep -i bonding
 CONFIG_BONDING=m  
[root@lixin network-scripts] #

2、bond的模式
bond的模式常用的有两种：
mode=0（balance-rr）
表示负载分担round-robin，并且是轮询的方式比如第一个包走eth0，第二个包走eth1，直到数据包发送完毕。
优点：流量提高一倍
缺点：需要接入交换机做端口聚合，否则可能无法使用
mode=1（active-backup）
表示主备模式，即同时只有1块网卡在工作。
优点：冗余性高
缺点：链路利用率低，两块网卡只有1块在工作

bond其他模式：
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

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

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IEEE802.3ad 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

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

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receiveload 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(receiveload 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。

bond模式小结：
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。

3、配置bond
测试环境：
[root@lixin ~] # cat /etc/redhat-release
CentOS release 6.7 (Final)
[root@lixin ~] # uname -r
2.6.32-573.el6.x86_64
[root@lixin~] #

(1)、配置物理网卡
[root@lixin network-scripts] #cat   ifcfg-eth0
DEVICE=eth0
TYPE=Ethernet
ONBOOT=yes
BOOTPROTO=none
MASTER=bond0
SLAVE=yes        // 可以没有此字段，就需要开机执行ifenslave bond0 eth0 eth1命令了。

[root@lixin network-scripts] #
[root@lixin network-scripts] #cat ifcfg-eth1
DEVICE=eth1
TYPE=Ethernet
ONBOOT=yes
BOOTPROTO=none
MASTER=bond0
SLAVE=yes
[root@lixin network-scripts] #

(2)、配置逻辑网卡bond0
[root@lixin network-scripts] #cat ifcfg-bond0 //需要我们手工创建
DEVICE=bond0
TYPE=Ethernet
ONBOOT=yes
BOOTPROTO=static
IPADDR=10.0.0.10
NETMASK=255.255.255.0
DNS2=4.4.4.4
GATEWAY=10.0.0.2
DNS1=10.0.0.2
[root@lixin network-scripts] #
由于没有这个配置文件我们可以使用拷贝一个ifcfg-eth1来用：cp  ifcfg-{eth0,bond1}

(3)、加载模块，让系统支持bonding
[root@lixin ~] # cat /etc/modprobe.conf  //不存在的话，手动创建（也可以放在modprobe.d下面）
alias bond0 bonding                           
options bond0 miimon=100 mode=0  
[root@lixin ~] #

配置bond0的链路检查时间为100ms，模式为0。

注意：
linux网卡bonging的备份模式实验在真实机器上做完全没问题（前提是linux内核支持），但是在vmware workstation虚拟中做就会出现如下图问题。
配置完成后出现如上图问题，但是bond0能够正常启动也能够正常使用，只不过没有起到备份模式的效果。当使用ifdown eth0后，网络出现不通现象。
内核文档中有说明：bond0获取mac地址有两种方式,一种是从第一个活跃网卡中获取mac地址，然后其余的SLAVE网卡的mac地址都使用该mac地址；另一种是使用fail_over_mac参数，是bond0使用当前活跃网卡的mac地址，mac地址或者活跃网卡的转换而变。
既然vmware workstation不支持第一种获取mac地址的方式，那么可以使用fail_over_mac=1参数，所以这里我们添加fail_over_mac=1参数
[root@lixin etc] # cat /etc/modprobe.d/modprobe.conf
alias bond0 bonding                                                       
options bond0 miimon=100 mode=0 fail_over_mac=1  
[root@lixin etc] #

(4)、加载bond module
[root@lixin etc] # modprobe bonding

(5)、查看绑定结果
[root@lixin etc] # cat /proc/net/bonding/bond0
Ethernet Channel BondingDriver: v3.7.1 (April 27, 2011)

Bonding Mode: load balancing(round-robin)
MII Status: up
MII Polling Interval (ms): 100
Up Delay (ms): 0
Down Delay (ms): 0

Slave Interface: eth0
MII Status: up
Speed: 1000 Mbps
Duplex: full
Link Failure Count: 0
Permanent HW addr:00:50:56:28:7f:51
Slave queue ID: 0

Slave Interface: eth1
MII Status: up
Speed: 1000 Mbps
Duplex: full
Link Failure Count: 0
Permanent HW addr:00:50:56:29:9b:da
Slave queue ID: 0
[root@lixin etc] #

4、测试bond
由于使用的是mode=0，负载均衡的方式，这时我们ping百度，然后断开一个网卡，此时ping不会中断。
[root@lixin etc] # ping baidu.com
PING baidu.com (111.13.101.208)56(84) bytes of data.
64 bytes from 111.13.101.208:icmp_seq=1 ttl=128 time =10.6 ms
64 bytes from 111.13.101.208:icmp_seq=2 ttl=128 time =9.05 ms
64 bytes from 111.13.101.208:icmp_seq=3 ttl=128 time =11.7 ms
64 bytes from 111.13.101.208:icmp_seq=4 ttl=128 time =7.93 ms
64 bytes from 111.13.101.208:icmp_seq=5 ttl=128 time =9.50 ms
64 bytes from 111.13.101.208:icmp_seq=6 ttl=128 time =7.17 ms
64 bytes from 111.13.101.208:icmp_seq=7 ttl=128 time =21.2 ms
64 bytes from 111.13.101.208:icmp_seq=8 ttl=128 time =7.46 ms
64 bytes from 111.13.101.208:icmp_seq=9 ttl=128 time =7.82 ms
64 bytes from 111.13.101.208:icmp_seq=10 ttl=128 time =8.15 ms
64 bytes from 111.13.101.208:icmp_seq=11 ttl=128 time =6.89 ms
64 bytes from 111.13.101.208: icmp_seq=12ttl=128 time =8.33 ms
64 bytes from 111.13.101.208:icmp_seq=13 ttl=128 time =8.65 ms
64 bytes from 111.13.101.208:icmp_seq=14 ttl=128 time =7.16 ms
64 bytes from 111.13.101.208:icmp_seq=15 ttl=128 time =9.31 ms
64 bytes from 111.13.101.208:icmp_seq=16 ttl=128 time =10.5 ms
64 bytes from 111.13.101.208:icmp_seq=17 ttl=128 time =7.61 ms
64 bytes from 111.13.101.208:icmp_seq=18 ttl=128 time =10.2 ms
^C
--- baidu.com ping statistics---
18 packets transmitted, 18received, 0% packet loss, time 17443ms
rtt min /avg/max/mdev = 6.899 /9 .417 /21 .254 /3 .170 ms

// 用另一个终端手动关闭eth0网卡， ping 并没有中断

[root@lixin etc] # !ca
cat /proc/net/bonding/bond0
Ethernet Channel BondingDriver: v3.7.1 (April 27, 2011)

Bonding Mode: load balancing(round-robin)
MII Status: up
MII Polling Interval (ms): 100
Up Delay (ms): 0
Down Delay (ms): 0

Slave Interface: eth0
MII Status: down
Speed: Unknown
Duplex: Unknown
Link Failure Count: 1
Permanent HW addr:00:50:56:28:7f:51
Slave queue ID: 0

Slave Interface: eth1
MII Status: up
Speed: 1000 Mbps
Duplex: full
Link Failure Count: 0
Permanent HW addr:00:50:56:29:9b:da
Slave queue ID: 0
[root@lixin etc] #
//查看bond0状态，发现eth0，down了，但是bond正常