【Linux网络】系统调优之聚合链路bonding，可以实现高可用和负载均衡

liu_xueyin2023-11-12 11:39

一、什么是多网卡绑定

二、聚合链路的工作模式

三、实操创建bonding设备（mode=1）

1、实验

2、配置文件解读

3、查看bonding状态,验证bonding的高可用效果

三、nmcli实现bonding

一、什么是多网卡绑定

将多块网卡绑定同一IP地址对外提供服务，可以实现高可用和负载均衡。直接给两块网卡，通过 bonding，虚拟成一块网卡对外提供连接，被修改为相同的MAC地址。

总结一下特点：

1、增加链路带宽：通过将多个物理接口捆绑为一个逻辑接口，可以有效地增加逻辑链路的带宽。

2、提高链路稳定性（高可用）：配置了链路聚合之后，如果一个网卡接口发生故障，该网卡口的物理链路会把流量切换到另一条链路上，从而提高设备之间链路的可靠性。

3、实现负载均衡（分摊流量）：一个聚合口可以把流量分散到多个不同的成员口上，通过成员链路把流量发送到同一个目的地，将网络产生拥塞的可能性降到最低。

4、利用率比较低：

二、聚合链路的工作模式

|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| mod=0 ，即：(balance-rr) Round-robin policy（轮询）聚合口数据报文按包轮询从物理接口转发。负载均衡---所有链路处于负载均衡状态，轮询方式往每条链路发送报文这模式的特点增加了带宽，同时支持容错能力，当有链路出问题，会把流量切换到正常的链路上。性能问题---一个连接或者会话的数据包如果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。Bond0在大压力的网络传输下，性能增长的并不是很理想。需要交换机进行端口绑定。 |
| mod=1，即： (active-backup) Active-backup policy（主-备份策略）只有Active状态的物理接口才转发数据报文。容错能力---只有一个slave是激活的(active)。也就是说同一时刻只有一个网卡处于工作状态，其他的slave都处于备份状态，只有在当前激活的slave故障后才有可能会变为激活的(active)。无负载均衡---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。 |
| mod=2，即：(balance-xor) XOR policy（平衡策略）聚合口数据报文按源目MAC、源目IP、源目端口进行异或HASH运算得到一个值，根据该值查找接口转发数据报文负载均衡---基于指定的传输HASH策略传输数据包。容错能力---这模式的特点增加了带宽，同时支持容错能力，当有链路出问题，会把流量切换到正常的链路上。性能问题---该模式将限定流量，以保证到达特定对端的流量总是从同一个接口上发出。既然目的地是通过MAC地址来决定的，因此该模式在"本地"网络配置下可以工作得很好。如果所有流量是通过单个路由器，由于只有一个网关，源和目标mac都固定了，那么这个算法算出的线路就一直是同一条，那么这种模式就没有多少意义了。需要交换机配置为port channel |
| mod=3，即：broadcast（广播策略）这种模式的特点是一个报文会复制两份往bond下的两个接口分别发送出去，当有对端交换机失效，感觉不到任何downtime，但此法过于浪费资源；不过这种模式有很好的容错机制。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。 |
| mod=4，即：(802.3ad) IEEE 802.3ad Dynamic link aggregation（IEEE 802.3ad 动态链接聚合）在动态聚合模式下，聚合组内的成员端口上均启用LACP（链路汇聚控制协议）协议，其端口状态通过该协议自动进行维护。负载均衡---基于指定的传输HASH策略传输数据包。默认算法与blance-xor一样。容错能力---这模式的特点增加了带宽，同时支持容错能力，当有链路出问题，会把流量切换到正常的链路上。对比blance-xor，这种模式定期发送LACPDU报文维护链路聚合状态，保证链路质量。需要交换机支持LACP协议 |
| mod=5，即：(balance-tlb) Adaptive transmit load balancing（适配器传输负载均衡）在每个物理接口上根据当前的负载（根据速度计算）分配外出流量。如果正在接收数据的物理接口口出故障了，另一个物理接口接管该故障物理口的MAC地址。需要ethtool支持获取每个slave的速率 |
| mod=6，即：(balance-alb) Adaptive load balancing（适配器适应性负载均衡）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，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中某个物理接口的唯一硬件地址，从而使得不同的对端使用不同的硬件地址进行通信。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 |

复制代码 
常用的模式为 0,1,3,6
mode 1、5、6 不需要交换机设置
mode 0、2、3、4需要交换机设置
active-backup、balance-tlb 和 balance-alb 模式不需要交换机的任何特殊配置。其他绑定模式需
要配置交换机以便整合链接。如：Cisco 交换机需要在模式 0、2 和 3 中使用 EtherChannel，但在模
式4中需要 LACP和 EtherChannel

三、实操创建bonding设备（mode=1）

1、实验

实验思路：添加2张新网卡为ens36、ens37；设置一个虚拟的mode1的bonding名为bond0，ip地址为192.168.20.188，bond0作为master主，ens36和ens37作为slave从属；

2、配置文件解读

前期准备

复制代码 
[root@localhost ~]#cd /etc/sysconfig/network-scripts/
[root@localhost network-scripts]#ls
[root@localhost network-scripts]#
[root@localhost network-scripts]#cp ifcfg-ens33 ifcfg-bond0
[root@localhost network-scripts]#cp ifcfg-ens33 ifcfg-slave-ens36
[root@localhost network-scripts]#cp ifcfg-ens33 ifcfg-slave-ens37

网卡配置即重启网络

复制代码 
[root@localhost network-scripts]#vim ifcfg-bond0
DEVICE=bond0
BOOTPROTO=none
IPADDR=192.168.20.188
NETMASK=255.255.255.0
GATEWAY=192.168.20.2
BONDING_OPTS="mode=1 miimon=100 fail_over_mac=1"
//bonding选项配置，mode=1表示使用bond的类型
//miimon=100表示每100ms监测一次网卡连接状态，如果有其中一条不通则转入另一张网卡
//fail_over_mac=1表示启用快速切换（fast failover）功能。该选项允许在主链路故障时，备份链路快速地接管数据传输，以减少故障对网络连接的影响。
//表示如果负载均衡设备的物理端口出现故障，设备会通过修改备份链路的MAC地址，避免发生环路，保护备份链路不受影响。

 
[root@localhost network-scripts]#vim ifcfg-slave-ens36
DEVICE=ens36
BOOTPROTO=static
ONBOOT=yes
MASTER=bond0
SLAVE=yes

[root@localhost network-scripts]#vim ifcfg-slave-ens37
DEVICE=ens37
BOOTPROTO=static
ONBOOT=yes
MASTER=bond0
SLAVE=yes

[root@localhost network-scripts]#systemctl restart network

3、查看bonding状态,验证bonding的高可用效果

复制代码 
##查看bond0信息
[root@localhost network-scripts]#cat /proc/net/bonding/bond0
Ethernet Channel Bonding Driver: v3.7.1 (April 27, 2011)

Bonding Mode: fault-tolerance (active-backup) (fail_over_mac active)
Primary Slave: None
Currently Active Slave: ens36    ##现在活动的是ens37
MII Status: up
MII Polling Interval (ms): 100
Up Delay (ms): 0
Down Delay (ms): 0

Slave Interface: ens36
MII Status: up
Speed: 1000 Mbps
Duplex: full
Link Failure Count: 0
Permanent HW addr: 00:0c:29:35:10:6b
Slave queue ID: 0

Slave Interface: ens37
MII Status: up
Speed: 1000 Mbps
Duplex: full
Link Failure Count: 0
Permanent HW addr: 00:0c:29:35:10:75
Slave queue ID: 0

##关闭正在活动的ens36网卡
[root@localhost network-scripts]#ifdown ens36
成功断开设备 'ens36'。

##再次查看bond0状态
[root@localhost network-scripts]#cat /proc/net/bonding/bond0
Ethernet Channel Bonding Driver: v3.7.1 (April 27, 2011)

Bonding Mode: fault-tolerance (active-backup) (fail_over_mac active)
Primary Slave: None
Currently Active Slave: ens37  ##现在活动的是ens37
MII Status: up
MII Polling Interval (ms): 100
Up Delay (ms): 0
Down Delay (ms): 0

Slave Interface: ens37
MII Status: up
Speed: 1000 Mbps
Duplex: full
Link Failure Count: 0
Permanent HW addr: 00:0c:29:35:10:75
Slave queue ID: 0

##再次上线ens36
[root@localhost network-scripts]#ifup ens36
连接已成功激活（D-Bus 活动路径：/org/freedesktop/NetworkManager/ActiveConnection/31）

##查看状态，现在还是ens37活动
[root@localhost network-scripts]#cat /proc/net/bonding/bond0
Ethernet Channel Bonding Driver: v3.7.1 (April 27, 2011)

Bonding Mode: fault-tolerance (active-backup) (fail_over_mac active)
Primary Slave: None
Currently Active Slave: ens37
MII Status: up
MII Polling Interval (ms): 100
Up Delay (ms): 0
Down Delay (ms): 0

Slave Interface: ens37
MII Status: up
Speed: 1000 Mbps
Duplex: full
Link Failure Count: 0
Permanent HW addr: 00:0c:29:35:10:75
Slave queue ID: 0

Slave Interface: ens36
MII Status: up
Speed: 1000 Mbps
Duplex: full
Link Failure Count: 0
Permanent HW addr: 00:0c:29:35:10:6b
Slave queue ID: 0
[root@localhost network-scripts]#

三、使用nmcli命令实现bonding（这里取名bond1）

复制代码 
#添加bonding接口
nmcli con add type bond con-name mybond1 ifname bond1 mode active-backup ipv4.method manual ipv4.addresses 192.168.91.123/24 

#添加从属接口
nmcli con add type bond-slave ifname ens33 master bond1
nmcli con add type bond-slave ifname ens36 master bond1

#注：如无为从属接口提供连接名，则该名称是接口名称加类型构成
#要启动绑定，则必须首先启动从属接口
nmcli con up bond-slave-ens33
nmcli con up bond-slave-ens36

#启动绑定
nmcli con up mybond1
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