成功最有效的方法就是向有经验的人学习!

Linux多网卡负载均衡配置(Bond配置)

今天建立一个文件存储,是搭建在一个配置比较底的物理服务器上的,这台机器真的是留着无用,弃之可惜,最后就作为了一个存储。为了能最大化利用网络I/O性能,于是乎将两个网口当成一个网口来用了。这里就用到了bond技术。
在做之前了解一下什么是bond
双网卡绑定技术在centos7中使用了teaming技术,而在rhel6/centos7中使用的是bonding技术,
在centos7中双网卡绑定既能使用teaming也可以使用bonding,这里推荐使用teaming技术,方便与查看和监控。
先看bonding:

Bonding的模式一共有7种:
1、mode=0(balance-rr)(平衡抡循环策略)

概念: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)

概念: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)

概念: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)

概念: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)

概念: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)

概念:mode=5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)

概念: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。
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。

来一个示例:
先看一下网络的默认配置

[root@guilin ~]# ifconfig
eth0: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1500
        inet 10.150.7.176  netmask 255.255.255.0  broadcast 10.150.7.255
        inet6 fe80::e71d:153d:8a5a:6b59  prefixlen 64  scopeid 0x20<link>
        ether 00:0c:29:69:04:ca  txqueuelen 1000  (Ethernet)
        RX packets 219  bytes 23060 (22.5 KiB)
        RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0
        TX packets 100  bytes 12040 (11.7 KiB)
        TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0

eth1: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1500
        inet 10.150.7.117  netmask 255.255.255.0  broadcast 10.150.7.255
        inet6 fe80::6e71:64c0:2cac:3fe6  prefixlen 64  scopeid 0x20<link>
        ether 00:0c:29:69:04:d4  txqueuelen 1000  (Ethernet)
        RX packets 128  bytes 12959 (12.6 KiB)
        RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0
        TX packets 13  bytes 1518 (1.4 KiB)
        TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0

lo: flags=73<UP,LOOPBACK,RUNNING>  mtu 65536
        inet 127.0.0.1  netmask 255.0.0.0
        inet6 ::1  prefixlen 128  scopeid 0x10<host>
        loop  txqueuelen 1000  (Local Loopback)
        RX packets 4  bytes 340 (340.0 B)
        RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0
        TX packets 4  bytes 340 (340.0 B)
        TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0

先干掉原来的网卡配置,也可以备份一下,我就赖得备份了,如果需要完全可以手写一份,在生产环境中还是建议备份,这是一个好的习惯,实验环境就随意吧。

[root@guilin network-scripts]# ll ifcfg*
-rw-r--r--. 1 root root 361 Apr 25 02:09 ifcfg-eth0
-rw-r--r--. 1 root root 254 Jan  3  2018 ifcfg-lo
[root@guilin network-scripts]# rm ifcfg-eth0 
rm: remove regular file ‘ifcfg-eth0’? y

ifcfg-lo这个文件不用动。

创建bond:


Connection 'bond-slave-eth1' (204ccfc5-3e15-4200-b894-0f3f112949f0) successfully added.

查看一下网络的配置文件

[root@guilin network-scripts]# ll ifcfg*
-rw-r--r--  1 root root 329 Apr 25 23:13 ifcfg-bond-bond0
-rw-r--r--  1 root root 123 Apr 25 23:14 ifcfg-bond-slave-eth0
-rw-r--r--  1 root root 123 Apr 25 23:14 ifcfg-bond-slave-eth1
-rw-r--r--. 1 root root 254 Jan  3  2018 ifcfg-lo

配置bond0

[root@guilin network-scripts]# cat ifcfg-bond-bond0 
BONDING_OPTS=mode=balance-rr
TYPE=Bond
BONDING_MASTER=yes
PROXY_METHOD=none
BROWSER_ONLY=no
BOOTPROTO=static
DEFROUTE=yes
IPV4_FAILURE_FATAL=no
IPV6INIT=yes
IPV6_AUTOCONF=yes
IPV6_DEFROUTE=yes
IPV6_FAILURE_FATAL=no
IPV6_ADDR_GEN_MODE=stable-privacy
NAME=bond-bond0
UUID=2fa55d24-6cde-457d-b7b4-4fc55e2bbec1
DEVICE=bond0
ONBOOT=yes
IPADDR=10.150.7.176
PREFIX=24
GATEWAY=10.150.7.254

接下来要做这三件事
alias bond0 bonding 配置系统加载 binding 模块
options bonding mode=6 miimon=200 选择工作模式,检测时间间隔
ifenslave bond0 eth0 eth1 加载模块到内核

[root@guilin network-scripts]# echo 'alias bond0 bonding' >> /etc/modprobe.d/modprobe.conf
[root@guilin network-scripts]# echo 'options bonding mode=0 miimon=200' >> /etc/modprobe.d/modprobe.conf
[root@guilin network-scripts]# echo 'ifenslave bond0 eth0 eth1' >>/etc/rc.local

miimon=200 每200毫秒 (即0.2秒) 监测一次路连接状态,如果有一条线路不通就转入另一条线路; Linux的多网卡绑定功能使用的是内核中的"bonding"模块
如果修改为其它模式,只需要在BONDING_OPTS中指定mode=Number即可。USERCTL=no –是否允许非root用户控制该设备

重启网络服务

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

查看bond状态

[root@guilin network-scripts]# cat /proc/net/bonding/bond0 
Ethernet Channel Bonding Driver: 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: 00:0c:29:69:04:ca
Slave queue ID: 0

Slave Interface: eth1
MII Status: up
Speed: 1000 Mbps
Duplex: full
Link Failure Count: 0
Permanent HW addr: 00:0c:29:69:04:d4
Slave queue ID: 0

查看网卡状态

[root@guilin network-scripts]# ifconfig 
bond0: flags=5187<UP,BROADCAST,RUNNING,MASTER,MULTICAST>  mtu 1500
        inet 10.150.7.176  netmask 255.255.255.0  broadcast 10.150.7.255
        inet6 fe80::20c:29ff:fe69:4ca  prefixlen 64  scopeid 0x20<link>
        ether 00:0c:29:69:04:ca  txqueuelen 1000  (Ethernet)
        RX packets 801  bytes 82578 (80.6 KiB)
        RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0
        TX packets 39  bytes 4456 (4.3 KiB)
        TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0

eth0: flags=6211<UP,BROADCAST,RUNNING,SLAVE,MULTICAST>  mtu 1500
        ether 00:0c:29:69:04:ca  txqueuelen 1000  (Ethernet)
        RX packets 5137  bytes 543851 (531.1 KiB)
        RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0
        TX packets 681  bytes 83944 (81.9 KiB)
        TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0

eth1: flags=6211<UP,BROADCAST,RUNNING,SLAVE,MULTICAST>  mtu 1500
        ether 00:0c:29:69:04:ca  txqueuelen 1000  (Ethernet)
        RX packets 4280  bytes 464608 (453.7 KiB)
        RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0
        TX packets 31  bytes 3884 (3.7 KiB)
        TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0

lo: flags=73<UP,LOOPBACK,RUNNING>  mtu 65536
        inet 127.0.0.1  netmask 255.0.0.0
        inet6 ::1  prefixlen 128  scopeid 0x10<host>
        loop  txqueuelen 1000  (Local Loopback)
        RX packets 4  bytes 340 (340.0 B)
        RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0
        TX packets 4  bytes 340 (340.0 B)
        TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0

排错:
查看是否加载bonding模块

[root@guilin network-scripts]# lsmod | grep bonding
bonding               149864  0 

查看bond状态:是否三块网卡都加载? 如果只有bond0的话,就执行ifenslave bond0 eth0 eth1 重新加载一下网卡

[root@guilin network-scripts]# cat /proc/net/bonding/bond0

查看一下网卡速率,成功翻倍。我这是虚拟环境,实际环境要将交换机端口配置port channel

第二种方法使用teaming技术来实现
先把环境准备一下

[root@guilin ~]# nmcli con sh
NAME                UUID                                  TYPE      DEVICE 
Wired connection 1  ae4f6cc6-33f1-36c7-b353-29b371a4ff72  ethernet  eth1   
eth0                50d21d10-a34c-44d3-9991-69724c6521b2  ethernet  eth0   
[root@guilin ~]# nmcli con del ae4f6cc6-33f1-36c7-b353-29b371a4ff72
Connection 'Wired connection 1' (ae4f6cc6-33f1-36c7-b353-29b371a4ff72) successfully deleted.
[root@guilin ~]# nmcli conn add type ethernet con-name eth1 ifname eth1
Connection 'eth1' (be038d0d-ed29-4b3b-8de1-253adee0a854) successfully added.
[root@guilin ~]# nmcli con sh
NAME  UUID                                  TYPE      DEVICE 
eth0  50d21d10-a34c-44d3-9991-69724c6521b2  ethernet  eth0   
eth1  be038d0d-ed29-4b3b-8de1-253adee0a854  ethernet  eth1   

这里介绍两种最常见的双网卡绑定模式:
(1) roundrobin – 轮询模式
所有链路处于负载均衡状态,这种模式的特点增加了带宽,同时支持容错能力。
(2) activebackup – 主备模式
一个网卡处于活动状态,另一个处于备份状态,所有流量都在主链路上处理,当活动网卡down掉时,启用备份网卡。

本例采用roundrobin模式进行
roundrobin模式也称为轮询模式,它 基于每一个包 ,当某一台服务器的两张网卡设置为roundrobin模式teaming,此时服务器发出的数据包,就会在两个物理
网卡上进行轮询,即第一个数据包走一张网卡,第二个数据包走第二张网卡,依次轮询。
注意:
(1)roundrobin具有容错性,当一张网卡down掉,数据包依然发送成功。
(2)在使用roundrobin模式必须要在交换机上做以太通道,不然会出现网络无法连通。

来个例子:

使用nmcli命令操作,创建team接口team0,同时设置teaming模式为roundrobin

[root@guilin ~]# nmcli con add type team con-name team0 ifname team0 config '{"runner":{"name": "roundrobin"}}'
Connection 'team0' (ac60f36f-c101-4ece-a5b1-a23f6ae9f4aa) successfully added.

给接口team0设置ip地址,并取消DHCP

[root@guilin ~]# nmcli con modify team0 ipv4.address '10.150.7.176/24' ipv4.gateway '10.150.7.254'
[root@guilin ~]# nmcli con modify team0 ipv4.method manual

将两张物理网卡加入到team中

[root@guilin ~]# nmcli con add type team-slave con-name team0-port1 ifname eth0 master team0
Connection 'team0-port1' (89442765-5ced-413d-a937-75b85f74ba39) successfully added.
[root@guilin ~]# nmcli con add type team-slave con-name team0-port2 ifname eth1 master team0
Connection 'team0-port2' (0d40ede7-e594-479c-8cb0-9e0b86e3c315) successfully added.

查看网络连接

[root@guilin ~]# nmcli con sh
NAME         UUID                                  TYPE      DEVICE 
eth0         50d21d10-a34c-44d3-9991-69724c6521b2  ethernet  eth0   
eth1         be038d0d-ed29-4b3b-8de1-253adee0a854  ethernet  eth1   
team0        ac60f36f-c101-4ece-a5b1-a23f6ae9f4aa  team      team0  
team0-port1  89442765-5ced-413d-a937-75b85f74ba39  ethernet  --     
team0-port2  0d40ede7-e594-479c-8cb0-9e0b86e3c315  ethernet  --     


很明显没有加入成功。

查看team0的状态

[root@guilin ~]# teamdctl team0 st
setup:
  runner: roundrobin

现在我们来解决一下没加入成功的问题

需要删除eth0 eth1 team0-port1 team0-port2这四个链接,从新加入。

[root@guilin ~]# nmcli con del team0-port1
Connection 'team0-port1' (89442765-5ced-413d-a937-75b85f74ba39) successfully deleted.
[root@guilin ~]# nmcli con del team0-port2
Connection 'team0-port2' (0d40ede7-e594-479c-8cb0-9e0b86e3c315) successfully deleted.
[root@guilin ~]# nmcli con del eth0 eth1

(process:4998): libnm-WARNING **: no object known for /org/freedesktop/NetworkManager/ActiveConnection/3

Connection 'eth1' (be038d0d-ed29-4b3b-8de1-253adee0a854) successfully deleted.
Connection 'eth0' (50d21d10-a34c-44d3-9991-69724c6521b2) successfully deleted.

到这一步肯定是删除了,但XSHELL终端也掉线了,只能到虚拟机里面去操作了。

[root@guilin ~]# nmcli con add type team-slave con-name team0-port1 ifname eth0 master team0
Connection 'team0-port1' (89442765-5ced-413d-a937-75b85f74ba39) successfully added.
[root@guilin ~]# nmcli con add type team-slave con-name team0-port2 ifname eth1 master team0
Connection 'team0-port2' (0d40ede7-e594-479c-8cb0-9e0b86e3c315) successfully added.

此时再看一下

[root@guilin ~]# nmcli con sh
NAME         UUID                                  TYPE      DEVICE 
team0        ac60f36f-c101-4ece-a5b1-a23f6ae9f4aa  team      team0  
team0-port1  74eee71b-ef07-458e-8841-93d7311fa087  ethernet  eth0   
team0-port2  7b78109d-4592-4857-9ae8-bba0962ab386  ethernet  eth1 

你会发现添加成功了。

总结一下:
在做链路聚合的时候,所要使用到的物理网卡不能独立存在连接,也就是在nmcli con sh查看时,不能独立存在,否则就无法绑定到team模式中。
如果要使用activebackup模式,创建team0时参照下面一句即可。

[root@guilin ~]# nmcli con add type team con-name team0 ifname team0 config '{"runner":{"name":"activebackup"}}'

注意使用roundrobin模式记得在交换机上做port channel
至此结束.

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大佬们的评论 2

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  1. #2

    大佬给个权限

    sirliu9个月前 (03-02)回复
  2. #1

    谢谢

    感谢12个月前 (12-10)回复

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