网站建设效益分析网站设计主页

Linux 网络配置：聚合链路 (Team) 与软件网桥 (Bridge)

一、 聚合链路 (Network Teaming)

概念

• 定义： 网络组队（聚合链路）是一种将多个物理网络接口卡 (NIC) 逻辑绑定为一个单一逻辑接口 (teamX) 的技术。
• 目的：
  • 故障转移 (Failover)： 当主接口失效时，流量自动切换到备用接口，提高网络可用性。
  • 负载均衡 (Load Balancing)： 在多条链路上分发网络流量，提高整体吞吐量。
• 优势：
  • 相比传统的 bonding，teaming 提供了更好的性能。
  • 模块化设计使其可扩展性更强。
• NIC： Network Interface Controller (网络接口控制器)。

二、 Teamd 运行模式

teamd 守护进程支持多种运行模式 (runner)：

1. roundrobin： 以轮询方式在所有活动端口上顺序发送数据包。
2. activebackup： 主备模式 (故障迁移)。一个端口处于活动状态处理流量，其余端口作为备份。活动端口故障时，自动切换到下一个备份端口。
3. loadbalance： 负载均衡模式。监控流量并使用哈希函数（基于源/目的 MAC、IP、端口等）选择发送端口，力求在所有活动端口上均衡分配流量。
4. broadcast： 广播容错模式。所有数据包都通过所有活动端口同时发送。主要用于极端容错场景，效率较低。

三、 配置聚合链路 (以 activebackup 模式为例) - Server1

1. 创建组接口 (team0)：

   nmcli connection add con-name team0 ifname team0 type team config '{"runner": {"name": "activebackup"}}'
   

   • con-name: 连接名称 (可自定义)。
   • ifname: 逻辑接口名称 (team0)。
   • type: 连接类型 (team)。
   • config: 指定运行模式为 activebackup。

2. 配置组接口 IP 地址 (静态)：

   nmcli connection modify team0 \ipv4.addresses 192.168.0.1/24 \ipv4.method manual \connection.autoconnect yes
   

3. 添加物理接口作为成员端口 (team-slave)：

   nmcli connection add con-name team0-ens36 ifname ens36 type team-slave master team0
   nmcli connection add con-name team0-ens37 ifname ens37 type team-slave master team0
   

• 将物理接口 ens38 和 ens39 绑定到逻辑接口 team0。

4. 激活组接口：

   nmcli connection up team0
   

5. 重启网络服务 (推荐)：

   systemctl restart network
   

注意： 虽然激活 team0 后通常即可工作，但重启网络服务 (network 或 NetworkManager) 能确保所有配置完全加载，避免潜在的初始化问题。

6. 查看组状态：

   teamdctl team0 state
   

   • 此命令输出详细的状态信息，包括当前活动端口 (active port)、成员端口状态等。

四、 配置聚合链路 - Server2

• 在 Server2 上重复 步骤 1-5。
• 唯一区别：在 步骤 2 中，将 team0 的 IP 地址修改为同一网段的不同地址，例如：

  nmcli connection modify team0 ipv4.addresses 192.168.0.2/24 ...
  

五、 测试聚合链路 (故障转移)

1. 在 Server1 上 ping Server2 的 team0 IP (192.168.0.2)：

   ping 192.168.0.2
   

   • 应能 ping 通，表示基本连通性正常。

2. (关键测试 - 故障转移)：

   1. 在 teamdctl team0 state 输出中找到当前活动的端口 (例如 ens38)。
   2. 物理断开活动端口 ens38 的网线 (或 ifdown ens38)。
   3. 观察 ping 命令输出。应该只有 短暂中断 (通常 1-3 个丢包)，然后恢复连通。
   4. 立即运行 teamdctl team0 state。确认活动端口已自动切换到备份端口 (例如 ens39)。
   5. 重新连接 ens38 的网线 (或 ifup ens38)。teamdctl 状态应显示 ens38 恢复为备份状态 (或在某些配置下可能成为新的活动端口)。

六、 软件网桥 (Software Bridge)

概念

• 定义： 一个工作在 数据链路层 (Layer 2) 的设备，基于 MAC 地址 在网络中转发流量。
• 工作原理：
  1. MAC 地址学习： 网桥监听其每个端口接收到的数据帧的 源 MAC 地址，并记录该地址是从哪个端口学到的，构建一个 MAC 地址转发表 (CAM 表)。
  2. 报文转发决策：
     • 当收到一个数据帧时，检查其 目的 MAC 地址。
     • 查 MAC 地址转发表：
       • 如果找到条目且目的端口与接收端口不同，则仅将该帧从对应端口转发出去。
       • 如果找到条目且目的端口与接收端口相同 (表示目标主机与发送主机在同一侧)，则丢弃该帧 (过滤)。
       • 如果表中没有目的 MAC 地址条目，则进行 泛洪 (Flooding) - 将该帧从除接收端口之外的所有其他活动端口转发出去。
• 主要应用：
  • 虚拟化： 最常见用途。允许多个虚拟机 (VM) 通过连接到同一个软件网桥来共享宿主机的单个或多个物理 NIC，使 VM 就像直接连接到物理网络一样。
  • 连接不同物理网络段 (在现代交换网络中使用硬件交换机更常见)。
  • 创建更复杂的网络拓扑。
• 重要特性 (补充)：
  • STP (Spanning Tree Protocol)： 防止网络环路的关键协议。Linux 网桥默认支持 STP (brctl stp br0 on)。在涉及多个网桥或物理交换机的复杂拓扑中强烈建议启用。

七、 配置软件网桥 (bridge0)

1. 创建网桥接口 (bridge0)：

   nmcli connection add con-name bridge0 ifname bridge0 type bridge
   

2. 配置网桥接口 IP 地址 (可选，静态示例)：

   nmcli connection modify bridge0 \ipv4.addresses 192.168.1.1/24 \ipv4.method manual \connection.autoconnect yes
   

说明： 如果网桥仅用于连接其他设备 (如 VM) 进行二层交换，不需要给网桥接口本身配置 IP。配置 IP 通常是为了让宿主机本身也能通过该网桥进行三层通信。

3. 将物理/虚拟ens40、ens41接口连接到网桥 (bridge-slave)：

   nmcli connection add con-name bridge0-ens40 ifname ens40 type bridge-slave master bridge0
   nmcli connection add con-name bridge0-ens41 ifname ens41 type bridge-slave master bridge0
   

• 将接口 ens40 和 ens41 添加为网桥 bridge0 的端口。

4. 激活网桥接口：

   nmcli connection up bridge0
   

5. 重启网络服务 (推荐)：

   systemctl restart network
   

   注意： 同聚合链路，重启服务确保配置完全生效。

八、 测试软件网桥

1. 基本连通性 (如果配置了网桥 IP)：

   • 尝试 ping 同一子网内的其他主机 IP。

2. 二层连通性 & MAC 学习 (核心测试)：

   1. 将至少两台设备 (可以是物理机、VM 或容器) 连接到 bridge0 的成员端口 (如 ens40, ens41 连接的物理网络上的设备，或连接到 bridge0 的虚拟接口的 VM)。
   2. 确保这些设备配置了同一 IP 子网的地址 (例如 192.168.1.10/24, 192.168.1.11/24)。
   3. 在其中一台设备 (A) 上 ping 另一台设备 (B) 的 IP。
   4. 在宿主机上查看网桥信息：

      # 查看网桥简要信息及端口状态
      brctl show
      # 查看网桥学习到的 MAC 地址表 (转发表)
      brctl showmacs bridge0
      

      • 应能在 showmacs 输出中看到设备 A 和 B 的 MAC 地址，并关联到正确的网桥端口 (ens40 或 ens41)。
   5. 在设备 A 上持续 ping 设备 B 的同时，在宿主机上抓取网桥端口流量 (例如抓 ens40)：

      tcpdump -i ens40 -n -e
      

      • 初始阶段 (B 的 MAC 未知时) 可能会看到 ARP 请求广播。
      • 一旦 B 的 ARP 响应被 bridge0 学习到，后续的 ICMP (ping) 请求帧应只出现在连接 B 的那个端口上 (假设拓扑无环且 STP 稳定)，而不会出现在其他端口 (如 ens41) 上。这验证了基于 MAC 表的单播转发。

3. STP 测试 (可选，复杂拓扑)： 构建包含多个网桥/交换机的环路拓扑，启用 STP，断开一条链路观察是否自动阻塞端口阻止环路，再恢复链路观察 STP 收敛过程。

九、 IP 转发 (路由功能)

• 文档末尾的 sysctl 命令 (net.ipv4.ip_forward = 1) 与网桥本身无关。
• 作用： 启用 Linux 内核的 IP 转发 (路由) 功能。这允许系统像路由器一样，在不同网络接口/子网之间转发 IP 数据包。
• 应用场景： 当宿主机上的软件网桥连接的设备 (192.168.1.0/24) 需要访问宿主机另一个物理接口 (eth0, 假设 IP 10.0.0.100/24) 所连接的外部网络 (10.0.0.0/24 或互联网) 时，宿主机需要启用 IP 转发并配置 NAT 或路由规则才能实现。
• 配置方法：

  # 临时生效
  sysctl -w net.ipv4.ip_forward=1
  # 永久生效 (编辑 /etc/sysctl.conf 或 /etc/sysctl.d/*.conf 文件)
  echo "net.ipv4.ip_forward = 1" >> /etc/sysctl.conf
  sysctl -p /etc/sysctl.conf  # 加载新配置