网络通信模型基本以及Linux下高可用/Bonding的概念和用法

Posted 2020-10-27

1. 网络基本原理

2. Bonging网卡绑定

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   1.网络基本原理

   
   

在现有的学习阶段，如果你测试网络通与不通基本都是通过ping命令（生产环境中为了防止攻击几乎所有的服务器都禁掉了PING），不过很多时候都并不清楚这个命令到底在背后执行什么操作，那好吧，往下看就对了

1.1路由/路由器：路由器（Router）又称网关设备（Gateway）是用于连接多个逻辑上分开的网络，所谓逻辑网络是代表一个单独的网络或者一个子网。当数据从一个子网传输到另一个子网时，可通过路由器的路由功能来完成。因此，路由器具有判断网络地址和选择IP路径的功能，它能在多网络互联环境中，建立灵活的连接，可用完全不同的数据分组和介质访问方法连接各种子网，路由器只接受源站或其他路由器的信息，属网络层的一种互联设备。（此条来自百度百科）通俗一点讲，就是发生网络请求的时候，路由就是实现“怎么找路”的功能

1.2网关：网关是默认的数据出口。如果你的数据不知道往哪里走的话，那么他会去默认网关那里报道。路由器包含许多这样的网关，其中之一是默认网关。也就是说数据到了路由器以后，如果不知道自己下一步该怎么走了，那么他会去默认网关那里去报道

图示：

图中以route1为例，PC1若要跟PC2通信，则一定要走route1/2/3，但是现在这三个路由器都不知道该怎么走，因为路由器内部要有“路由条目”这个路由条目就是记录着“从哪里来的数据包要传递到哪里去，这个过程从哪里走”这样的信息，所以

（1）route1配置路由条目：由route1到PC2的“路线”

route add -net 4.4.4.0/24 gw 2.2.2.252

（3）route1配置路由条目：由route1到route3的“路线”

route add -net 3.3.3.0/24 gw 2.2.2.252

同理，每一个路由器（route）都要配置对应的“目标地址和经过的网关条目”

上图中以route1 为例写了两个路由条目，这是最简单的网络通信模型，当然，现实生活中或者生产环境中显然不会有如此简单的路由，可能路由有好多个，路由下面还有交换机等等。难道每多一个路由或者    主机就要增加一个路由条目吗？

显然这是不现实的，其次，路由条目过多也会造成通信效率降低的问题，所以这个路由条目可以简化

图中，route1两个条目虽然目的地不是一个，但是这两个条目都是同方向的，都是从左右的，所以可以简写成：

route add -net default gw 2.2.2.252

 查看路由条目：

route -n

有添加就有删除，只需要把对应的“add”换成“del”即可

图中示例可以解释为“去往PC2方向的所有路由都执行这个条目，指定网关为2.2.2.252”

路由条目简化，则需要查找的范围就变小了，效率自然就高了

上述“小实验”是在VMware虚拟机上，用五台虚拟机实现，如果是克隆的虚拟机则需要注意网卡配置文件名称和MAC地址的问题

网卡配置文件目录：

/etc/sysconfig/network-scripts

名为“ifcfg-”的文件即为网卡配置文件，说到网卡配置文件，那就来简单看一下吧：

DEVICE=eth1                                 #设备名称，就是ifconfig命令列表里面设备的名称
TYPE=Ethernet                   #类型为以太网
UUID=9b86924e-c19c-46fc-8fb7-ab2239fb22cb    #系统中设备的唯一标识
ONBOOT=yes                        #是否开机启动
NM_CONTROLLED=yes                #是否启用NetworkManager管理工具（centos6 中建议为“no”,否则设置静态IP时很容易被此服务改掉成DHCP）
BOOTPROTO=dhcp                    #做网卡绑定的时候常用，DHCP或者STATIC类型，不指定的话容易出现访问受限的问题
HWADDR=00:0C:29:E6:8B:2D            #MAC地址，全球唯一的设备标识
PREFIX=16                        #子网掩码

如果需要设置指定的静态IP则在上述内容中加一项“IPADDR=XXX.XXX.XXX.XXX”并且指定BOOTPROTO为static

当然了，网卡配置方面的命令还是很多的，类似于ifconfig/netstat(点击查看命令详解)都是很久以前的命令集了，只是由于习惯大部分人还在使用

很多时候网卡服务重启时很多功能并不会生效，这时候需要卸载/重装网卡驱动模块

查询网卡模块名称：

ethtool -i eth0   #eth0为ifconfig命令查询出来的网卡名

卸载：

modprobe -r pcnet32 #pcnet32为上一条命令查询出来的结果

装载：

modprobe pcnet32  #上一条命令去掉-r即可

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2.Bonding

2.1 bonding(绑定)是一种linux系统下的网卡绑定技术，可以把服务器上n个物理网卡在系统内部抽象(绑定)成一个逻辑上的网卡，能够提升网络吞吐量、实现网络冗余、负载等功能，有很多优势。

bonding技术是linux系统内核层面实现的，它是一个内核模块(驱动)。使用它需要系统有这个模块, 我们可以modinfo命令查看下这个模块的信息, 一般来说都支持

通俗来讲就是：把两块或者多块实体物理网卡通过Bonding虚拟成一块网卡，并赋予一个IP地址，能承载更多地数据流量，并且在高可用方面有很大作用，其中一块出了故障可以由其他网卡代劳，当然，这个过程或多或少有个时间间隔，没明确最大限度能允许这个过程的执行时间有多少，但是可以肯定的是如果数据流量大，Bonding里面处理故障比较慢是一定会丢包的，不过这个刷新时间间隔太短、太快又会过多的占用系统资源，所以这个时间点自己掌握此外（这个时间通过Bonding配置文件里面的miimon选项赋值控制，单位是ms），在实现负载均衡方面也有很大的本事，某一块网卡流量太大，通过Bonding可以分担一部分或大部分

1.Mode 0 (balance-rr)轮转（Round-robin）策略：从头到尾顺序的在每一个slave接口上面发送数据包。本模式提供负载均衡和容错的能力

2.Mode 1 (active-backup)活动-备份（主备）策略：只有一个slave被激活，当且仅当活动的slave接口失败时才会激活其他slave。 为了避免交换机发生混乱此时绑定的MAC地址只有一个外部端口上可见

3.Mode 3 (broadcast)广播策略：在所有的slave接口上传送所有的报文,提供容错能力

4.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

2.2Bonding配置文件

2.2.1创建bonding文件

vim  /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-bond0
    DEVICE=bond0
    BONDING_OPTS="mode=1 miimon=100"    #mode1模式/每隔100ms刷新一次
    IPADDR=XXX.XXX.XXX.XXX
    PREFIX=24                            #子网掩码

2.2.2 配置物理网卡与bond0的关系

DEVICE=eth3        #要配置的网卡名称
MASTER=bond0       #网卡属于哪个bond0
SLAVES=yes         #隶属关系是否开启（yes即为bond0可以管理这块网卡，no则反）

        *同理设置另一块或多块网卡为此配置形式

2.2.3 在Centos6中，建议关闭NetworkManager管理工具

/etc/init.d/NetworkManager stop

重启网络服务：

/etc/init.d/network restart   #或者执行 ：service network restart

查看bond0的状态：

cat /proc/net/bonding

查看bond0的工作模式：

cat /sys/class/net/bond0

总结bonding:

    实际生产环境中，bonding可能不止两三块网卡，因为服务器需要稳定、高可用，保证不丢包才是根本，所以会有很多网卡组成bond，这个过程中，应用层是感受不到网卡的变动的，只要miiimon的值不太大、刷新频率不要太慢，就不会丢包，就发现不了什么，所以还是很好的一种解决网卡出故障时保证系统正常运转的措施。