《Kubernetes网络权威指南》读书笔记 | 连接你我他：Linux bridge

Posted 2023-02-16 COCOgsta

书籍来源：《Kubernetes网络权威指南：基础、原理与实践》

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顾名思义，Linux bridge就是Linux系统中的网桥，但是Linux bridge的行为更像是一台虚拟的网络交换机，任意的真实物理设备（例如eth0）和虚拟设备（例如，前面讲到的veth pair和后面即将介绍的tap设备）都可以连接到Linux bridge上。

Linux bridge有多个端口，数据可以从任何端口进来，进来之后从哪个口出去取决于目的MAC地址，原理和物理交换机差不多。

1.3.1 Linux bridge初体验

用iproute2软件包里的ip命令创建一个bridge：

或使用bridge-utils软件包里的brctl工具管理网桥，例如新建一个网桥：

刚创建一个bridge时，其实没有任何实际功能，如图1-4所示。

图1-4 独立的bridge设备示意图

创建一对veth设备，并配置IP地址：

将veth0连接到br0上：

添加一个设备到网桥上：

对接后，查看当前网桥上都有哪些网络设备：

或使用brctl命令显示当前存在的网桥及其所连接的网络端口：

执行完以上命令后，连接veth pair的bridge设备的网络拓扑如图1-5所示。

图1-5 连接veth pair的bridge设备的网络拓扑

br0和veth0相连之后发生了如下变化：

• br0和veth0之间连接起来了，并且是双向的通道；
• 协议栈和veth0之间变成了单通道，协议栈能发数据给veth0，但veth0从外面收到的数据不会转发给协议栈；
• br0的MAC地址变成了veth0的MAC地址。

这就好比Linux bridge在veth0和协议栈之间做了一次拦截，将veth0本来要转发给协议栈的数据拦截，全部转发给bridge。

1.3.2 把IP让给Linux bridge

通过上面的分析可以看出，给veth0配置IP没有意义。这里我们就把veth0的IP地址“让给”Linux bridge：

于是，绑定IP地址的bridge设备的网络拓扑如图1-6所示。

图1-6 绑定IP地址的bridge设备的网络拓扑

图1-6将协议栈和veth0之间的联系去掉了，veth0相当于一根网线。

这时，再通过br0 ping veth1，结果成功收到了ICMP的回程报文：

1.3.3 将物理网卡添加到Linux bridge

将主机上的物理网卡eth0添加到Linux bridge：

通过br0 ping网关成功：

通过veth1 ping网关成功：

将eth0上的IP删除：

通过eth0 ping网关成功：

查看主机路由表：

eth0的IP被删除后，默认路由不见了，需要手动将默认网关加回来。

添加默认网关：

ping外网成功：

经过上面一系列的操作，将物理网卡添加到bridge设备的网络拓扑如图1-7所示。

图1-7 将物理网卡添加到bridge设备的网络拓扑

1.3.4 Linux bridge在网络虚拟化中的应用

下面将通过Linux bridge的两种常见的部署方式说明其在现代网络虚拟化技术中的地位。

1. 虚拟机

虚拟机通过tun/tap或者其他类似的虚拟网络设备，将虚拟机内的网卡同br0连接起来，这样就达到和真实交换机一样的效果，如图1-8所示。如果有多个虚拟机，那么这些虚拟机通过tun/tap设备连接到网桥。

图1-8 Linux bridge在虚拟机中的应用

1. 容器

Linux bridge在容器场景的组网和上面的虚拟机场景差不多，但也存在一些区别。例如，容器使用的是veth pair设备，容器和物理网络不在同一个网段内。Linux bridge在容器中的应用如图1-9所示。

图1-9 Linux bridge在容器中的应用

1.3.5 网络接口的混杂模式

网络接口的混杂模式在Kubernetes网络也有应用。

混杂模式（Promiscuous mode），简称Promisc mode，俗称“监听模式”。在非混杂模式下，网卡只会接收目的MAC地址是它自己的单播帧，以及多播及广播帧；在混杂模式下，网卡会接收经过它的所有帧！

我们可以使用ifconfig或者netstat -i命令查看一个网卡是否开启了混杂模式。

• ifconfig eth0，查看eth0的配置，包括混杂模式。当输出包含PROMISC时，表明该网络接口处于混杂模式。

启用网卡的混杂模式，可以使用下面这条命令：

使网卡退出混杂模式，可以使用下面这条命令：

将网络设备加入Linux bridge后，会自动进入混杂模式。

网络设备离开Linux bridge后，会自动退出混杂模式，如下所示：