Linux 计算机网络 route 路由表多网段与 bond 的故事

Posted 2023-02-06 青冬

Linux 计算机网络 route 路由表、多网段与 bond 的故事

序

在之前的章节中，介绍了计算机网络的发展以及各种解析，在之中我们提到了每个主机设备都会维护一张自己的路由表，通过路由表来确定在不同网络之间，怎么将数据规划传输到各自的目的路线中。所以如果主机不含路由表，那么所有数据都无法发送出去。

路由表

当设备处于一个网络或多个网络的时候，通过网关获取 ip 后，开始建立的表格。通过路由表，当前设备才知道如何将数据发送出去。路由表包含网络周边的拓扑信息，是为了实现路由协议和静态路由的选择。

所以路由工作在 TCP/IP 模型的底层网络层，可以通过转发分组来实现两个或多个子网相连。

桥接和路由的区别是：

• 桥接在链路层，路由是网络层。

• 桥接是通过 MAC 进行识别，路由是通过 ip 进行识别。

• 可以查看： Linux 计算机网络 从零到一 中桥接部分。

比如当我们需要将数据发送到 123.123.123.123 这个 ip 的时候，我们首先要判断当前是否能与这个 ip 直接访问。如果不能需要使用哪一个网卡，将数据转发到哪一个 Gateway。所以路由表，决定了我们该数据下一跳 Next Hop 的目的地。

是否能够直接访问就会使用目标地址 Desctination 与子网掩码 Genmask 计算得出。

route

查看路由

在 Linuex 中可以使用 route 来查看当前服务器的路由表：

route -n # 命令等价于 netstat -rn

在 Centos7 下，每一条信息都包含：

options	描述
Destination	需要发送到的目标网络或目标主机。Destination 为 default（0.0.0.0）时，表示这个是默认值，无匹配时走这里
Gateway	网关地址，0.0.0.0 表示当前记录对应的 Destination 跟本机在同一个网段，通信时不需要经过网关；如果为其他值（如192.168.111.2，则表示为这一行的网关）
Genmask	Destination 字段的网络掩码，Destination 是主机时需要设置为 255.255.255.255，是默认路由时会设置为 0.0.0.0
Flags	标记，含义参考表格后面的解释
Metric	路由距离，到达指定网络所需的中转数，是大型局域网和广域网设置所必需的。（不在Linux内核中使用。）
Ref	路由项引用次数。 （不在Linux内核中使用。）
Use	此路由项被路由软件查找的次数
Iface	此路由使用的网卡名称（device）

其中 Flags 涉及到对应映射表达：

标志	释义
U	路由是活动的
H	目标是一个主机
G	路由指向网关
R	回复动态路由产生的表项
D	由路由的后台程序动态生成
M	有路由的后台程序修改
!	拒绝路由

路由操作

通过 route 命名进行增加或删除：

比如我们现在新接入了一个网段 192.168.1.0/24 网段，当前网段的 Gateway 为 192.168.1.1。那么我们可以这样添加一个路由，使 192.168.1.0 相关的数据包通过 ens33 网卡发送到对应网关去。

该方法是临时生效，并非永久生效，在重启网卡或服务器后会失效。

# 新增一个路由
route add -net 192.168.1.0 netmask 255.255.255.0 gw 192.168.1.1 dev ens33

# 删除刚刚添加的路由
route del -net 192.168.1.0 netmask 255.255.255.0 gw 192.168.1.1 dev ens33

通过配置文件永久增加路由：

/etc/rc.local 也就是 /etc/rc.d/rc.local 文件。前者是后者的软连接。

该文件是一个开机自启的文件，但默认没有运行权限：

ls -ltr /etc/rc.d

所以我们只需要将权限赋予为可执行，并且加入我们希望的路由添加命令即可：

chmod 755 /etc/rc.d/rc.local
vim /etc/rc.d/rc.local
# 在底部新增一行，并添加如下命令
route add -net 192.168.1.0 netmask 255.255.255.0 gw 192.168.1.1 dev ens33

多路由配置

上面讲的都是很基础的单网段的配置说明，现在我们有一个服务器想在多个网段上都能访问，那应该怎么做？以下是给出的建议解决方案：

• 查看网卡个数，并设置网卡相关参数。
• 如果有条件，线上请配置 bond。
• 如果 bond 吃紧，配置虚拟 bond。
• 在配置完 bond 后，进行路由设置。
• 重启网络服务，并检查是否路由正确。

bond 模式

如果是大数据环境，对于网卡来说我们也会采用 bond 模式。网卡 bond 类似于我们磁盘 raid 一样，是为了整合多个硬件，打造符合当前业务场景的最佳模式。

bond 一共有 6 种模式：

mod	释义
mod=0	Round-robin 轮循策略。第一个包走第一个网卡，第二包走接下来一个，走完后继续轮循。但弊端为发包可能走的是不同链路，那么在客户端如果接收到无序包的情况下，可能要求重发，导致网络的下降。
mod=1	Active-backup 主备策略。多个网卡组成一个网卡，使用同一个MAC地址，当当前网卡宕掉时，马上可以有下一个网卡接替。但在有N个网络接口情况下，只使用了1/N。
mod=2	XOR 平衡策略。使用地址HASH来计算由哪个网卡发送。
mod=3	broadcast 广播策略。在每个网卡上都传输，一般线上不适用。
mod=4	Dynamic link aggregation 动态链接聚合。
mod=5	Adaptive transmit load balancing 适配器传输负载均衡。通过计算发送的流量速率来分配流量。
mod=6	Adaptive load balancing 适配器适应性负载均衡。他对外有多个MAC地址，争取负载均衡的接收数据。但实际生产中使用较少，问题挺多。

再生产环境下，使用最多的为两张网卡搭建的 mod=1 主备策略。特别是在大数据环境下，服务器众多，如果由于网卡问题导致数据无法发送，机器报修，那么会失联一整台服务器，不可接受。

bond 设置

我们用 mod=1 主备策略进行演示。

首先查看我们所有网卡，是否有两张以上，可以通过 ipconfig 或者看 /etc/sysconfig/network-scripts/ 下，当然最好还是看物理设备：

cat /proc/net/dev

可以看到有 ens33 和 ens36 两块物理网卡。那么我们使用这两张网卡组成 bond。

创建一个 bond 名为 bond0：

vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-bond0
# 添加信息：
# 其中 IPADDR 和  GATEWAY 请根据实际进行配置
DEVICE=bond0
BOOTPROTO=static
IPADDR=192.168.111.218
GATEWAY=192.168.111.2
ONBOOT=yes
TYPE=Bonding
NM_CONTROLLED=no
USERCTL=no
BONDING_OPTS='mode=1 miimon=100'

然后将 ens33 与 ens36 添加到 bond0 中：

vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens36
# 其中 DEVICE 请根据物理网卡名指定，以免混乱
DEVICE=ens36
BOOTPROTO=none
ONBOOT=yes
TYPE=Ethernet
NM_CONTROLLED=no
MASTER=bond0
SLAVE=yes

vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33
# 其中 DEVICE 请根据物理网卡名指定，以免混乱
DEVICE=ens33
BOOTPROTO=none
ONBOOT=yes
TYPE=Ethernet
NM_CONTROLLED=no
MASTER=bond0
SLAVE=yes

在配置完毕后，重启网络服务并查看是否生效：

systemctl restart network
ifconfig -a

可以看到 bond0 正确生效，并且使用的 MAC 地址为 ens36 的，通过该 bond0 可以对外传输和接收数据：

ping -I bond0 www.baidu.com

多网段配置

配置到这里，其实还并没有配置到多网段信息，由于演示是在虚拟机上，无法真实还原生产中的配置，这里简单进行一下讲解。

同样，优先考虑我们当前的物理网卡是否充足，如果还能继续配置一个 bond1 当然是再好不过，这样重复刚刚步骤，配置好 bond0 与 bond1，它们 ip、网段、Gateway 各不相同，在设置 route 的时候只需要指定到对应 dev=bond 即可。

那么当我们物理网卡不充足的情况下怎么办呢？使用 vlan，配置一个 bond0:1 也是可以的。最简单的为配置如下：

vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-bond0:1
# 注意 DEVICE 可以为 bond0 或 bond0:1，为 bond0 简化操作，但为了区分应使用 bond0:1
# 此条在演示中使用的为 bond0，请再次注意
# 其中 IPADDR 和  GATEWAY 请根据实际进行配置
DEVICE=bond0
BOOTPROTO=static
IPADDR=192.1.222.218
GATEWAY=192.1.222.2
ONBOOT=yes
TYPE=Bonding
NM_CONTROLLED=no
USERCTL=no
BONDING_OPTS='mode=1 miimon=100'

再次重启网络服务 systemctl restart network 后查看网路网络情况:

systemctl restart network
ip addr show # 使用其他命令不一定能查看得到

可以看到这里 inet 对应有两条，分别是两个网段的 ip 地址信息和 Gateway 信息，当然，如果在配置时使用的是 bond0:1，那么会有单独的 bond0:1 出现。如果 device 都叫 bond0，那么 route 可以直接都指向 bond0，反之亦然。

对于非 bond 模式的网卡来说，也可以这样玩，来解决物理网卡不足的情况

总结

一个 物理网卡 可以虚拟为多个 虚拟网卡，这样可以对应多个 ip 地址，但每个 ifcfg-* 文件对应一个 ip，一个 ip 地址都只能在一个 子网络 中运行。每个 ip 地址也可以有多个 Gateway，只要是同网段，可以访问的即可。

至此关于 Linux 网络部分，可能不再赘述，适用于大数据的部分也到这里，如果涉及到其他，以后再讨论。