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虚拟网络技术:macvlan

作者:互联网

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导读:macvlan是linux kernel提供的网络虚拟化技术之一,它将物理网卡虚拟出多块虚拟网卡,每块虚拟网卡都有自己的mac地址和IP地址,相当于物理网卡施展了多重影分身之术,由一块变成多块。


一、macvlan简介

有时我们可能需要一块物理网卡绑定多个IP以及多个MAC地址,虽然绑定多个IP很容易,但是这些IP会共享物理网卡的MAC地址,无法满足我们的设计需求,所以才有了macvlan虚拟网络技术。macvlan是linux kernel v3.9才开始支持的新特性,它一般是以内核模块的形式存在,当前比较稳定的版本是4.0+。

macvlan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子接口和主接口是共用相同的MAC地址。从功能上看,vlan是用来划分广播域,而macvlan则共享同一个广播域。

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,然后再由虚拟网卡交予上层协议栈进行处理,具体的原理图可以参考图1所示。

图1 macvlan工作原理图

                                                                               


二、四种工作模式

根据macvlan子接口之间的通信模式,macvlan共有四种网络模式:bridge模式、vepa模式、private模式和passthru模式,默认是使用vepa模式,但是常用的是bridge模式。

1、bridge模式

bridge模式只是针对同属于一块宿主物理网卡的macvlan网卡以及宿主网卡之间的通信行为的,与外部通信无关。所谓的bridge指的是在这些网卡之间,数据流可以实现直接转发,不需要外部的协助,这有点像在Linux内建了一个bridge,但比bridge要好的一点是每块网卡的MAC地址都是已知的,不需要重新学习。

图2 bridge模式(子接口可直接互通)

                                                                       

2、vepa模式

vepa模式下,子接口间不能直接通信,必须要通过与物理网卡相连的外部交换机(物理或虚拟的都可以,需支持802.1Qbg/VPEA功能,直白点就是数据包从接口收到上之后还能传回去)的协助,经由外部交换机转发,再绕回来。

图3 vepa模式(子接口无法直接互通,需借助外界力量)

 

3、private模式

private模式的隔离性比vepa模式更强。在private模式下,即使是macvlan eth1和macvlan eth2同时配在在eth0上,eth0连接了外部交换机S,S支持“发夹弯”转发模式,macvlan eth1的广播/多播流量也无法到达macvlan eth2,反之亦然。也就是说,private模式下,子接口间是无法通信的。

图4 private模式(子接口无法互通)

 

4、passthrough模式

passthrough模式只允许单个子接口连接主接口,且主接口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。

图5 passthrough模式(一主接口仅虚拟出一子接口)

三、macvlan收发包报文流程

对于macvlan的收发包流程,这里不再一一介绍,具体的流程可参考图6所示,建议能够结合内核代码,加深macvlan收发包流程的理解。

图6 macvlan收发包处理流程

四、示例

单独使用macvlan技术是毫无意义的,一般都是结合VM或容器来构建网络。下面我们就简单使用namespace来看看怎么使用macvlan的。以接口eth0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,测试两macvlan子接口是否能通,具体的实验拓展图请参考图7所示。

 

图7 实验拓展图

 

1、创建2 macvlan子接口

[root@node]# ip link add link eth0 dev macvlaneth00 type macvlan mode bridge[root@node]# ip link add link eth0 dev macvlaneth01 type macvlan mode bridge

2、创建2 net namespace,并把2 macvlan子接口分别挂到2 namespace中

[root@node]# ip netns add ns2[root@node]# ip netns add ns3[root@node]# ip link set macvlaneth00 netns ns2[root@node]# ip link set macvlaneth01 netns ns3

3、配置macvlan子接口IP(需与eth0同网段),并启动

[root@node]# ip netns exec ns2 ip a a 200.10.10.112/24 dev macvlaneth00[root@node]# ip netns exec ns3 ip a a 200.10.10.116/24 dev macvlaneth01[root@node]# ip netns exec ns2 ip l s macvlaneth00 up[root@node]# ip netns exec ns3 ip l s macvlaneth01 up

4、验证2 macvlan子接口之间是否能通(从实验结果看,bridge模式下,2子接口是可以直接互通的)​​​​​​​

[root@node]# ip netns exec ns3 ping 200.10.10.112PING200.10.10.112 (200.10.10.112) 56(84) bytes of data.64bytes from 200.10.10.112: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.097 ms64bytes from 200.10.10.112: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.065 ms64bytes from 200.10.10.112: icmp_seq=3 ttl=64 time=0.073 ms^C
---200.10.10.112 ping statistics ---3packets transmitted, 3 received, 0% packet loss, time 1999msrttmin/avg/max/mdev = 0.065/0.078/0.097/0.015 ms
[root@node]# ip netns exec ns2 ping 200.10.10.116PING200.10.10.116 (200.10.10.116) 56(84) bytes of data.64bytes from 200.10.10.116: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.056 ms64bytes from 200.10.10.116: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.075 ms64bytes from 200.10.10.116: icmp_seq=3 ttl=64 time=0.077 ms64bytes from 200.10.10.116: icmp_seq=4 ttl=64 time=0.056 ms^C
---200.10.10.116 ping statistics ---4packets transmitted, 4 received, 0% packet loss, time 2999msrttmin/avg/max/mdev = 0.056/0.066/0.077/0.010 ms

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标签:ip,网络,接口,200.10,网卡,macvlan,虚拟,模式
来源: https://blog.csdn.net/lsz137105/article/details/100596054