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Linux网络配置：聚合链路与网桥实战

news 2025/8/16 13:34:41

Linux 网络配置：聚合链路 (Team) 与软件网桥 (Bridge)

一、聚合链路 (Network Teaming)

概念

定义： 网络组队（聚合链路）是一种将多个物理网络接口卡 (NIC) 逻辑绑定为一个单一逻辑接口 (teamX) 的技术。
目的：
- 故障转移 (Failover)： 当主接口失效时，流量自动切换到备用接口，提高网络可用性。
- 负载均衡 (Load Balancing)： 在多条链路上分发网络流量，提高整体吞吐量。
优势：
- 相比传统的 bonding，teaming 提供了更好的性能。
- 模块化设计使其可扩展性更强。
NIC： Network Interface Controller (网络接口控制器)。

二、 Teamd 运行模式

teamd 守护进程支持多种运行模式 (runner)：

roundrobin： 以轮询方式在所有活动端口上顺序发送数据包。
activebackup： 主备模式 (故障迁移)。一个端口处于活动状态处理流量，其余端口作为备份。活动端口故障时，自动切换到下一个备份端口。
loadbalance： 负载均衡模式。监控流量并使用哈希函数（基于源/目的 MAC、IP、端口等）选择发送端口，力求在所有活动端口上均衡分配流量。
broadcast： 广播容错模式。所有数据包都通过所有活动端口同时发送。主要用于极端容错场景，效率较低。

三、配置聚合链路 (以 `activebackup` 模式为例) - Server1

创建组接口 (team0)：
```
nmcli connection add con-name team0 ifname team0 type team config '{"runner": {"name": "activebackup"}}'
```
- con-name: 连接名称 (可自定义)。
- ifname: 逻辑接口名称 (team0)。
- type: 连接类型 (team)。
- config: 指定运行模式为 activebackup。

配置组接口 IP 地址 (静态)：

nmcli connection modify team0 \ipv4.addresses 192.168.0.1/24 \ipv4.method manual \connection.autoconnect yes

添加物理接口作为成员端口 (team-slave)：

nmcli connection add con-name team0-ens36 ifname ens36 type team-slave master team0
nmcli connection add con-name team0-ens37 ifname ens37 type team-slave master team0

将物理接口 ens38 和 ens39 绑定到逻辑接口 team0。

激活组接口：
```
nmcli connection up team0
```
重启网络服务 (推荐)：
```
systemctl restart network
```

注意： 虽然激活 team0 后通常即可工作，但重启网络服务 (network 或 NetworkManager) 能确保所有配置完全加载，避免潜在的初始化问题。

查看组状态：
```
teamdctl team0 state
```
- 此命令输出详细的状态信息，包括当前活动端口 (active port)、成员端口状态等。

四、配置聚合链路 - Server2

在 Server2 上重复 步骤 1-5。
唯一区别：在 步骤 2 中，将 team0 的 IP 地址修改为同一网段的不同地址，例如：
```
nmcli connection modify team0 ipv4.addresses 192.168.0.2/24 ...
```

五、测试聚合链路 (故障转移)

在 Server1 上 ping Server2 的 team0 IP (192.168.0.2)：
```
ping 192.168.0.2
```
- 应能 ping 通，表示基本连通性正常。
(关键测试 - 故障转移)：
1. 在 teamdctl team0 state 输出中找到当前活动的端口 (例如 ens38)。
2. 物理断开活动端口 ens38 的网线 (或 ifdown ens38)。
3. 观察 ping 命令输出。应该只有 短暂中断 (通常 1-3 个丢包)，然后恢复连通。
4. 立即运行 teamdctl team0 state。确认活动端口已自动切换到备份端口 (例如 ens39)。
5. 重新连接 ens38 的网线 (或 ifup ens38)。teamdctl 状态应显示 ens38 恢复为备份状态 (或在某些配置下可能成为新的活动端口)。

六、软件网桥 (Software Bridge)

概念

定义： 一个工作在 数据链路层 (Layer 2) 的设备，基于 MAC 地址 在网络中转发流量。
工作原理：
1. MAC 地址学习： 网桥监听其每个端口接收到的数据帧的 源 MAC 地址，并记录该地址是从哪个端口学到的，构建一个 MAC 地址转发表 (CAM 表)。
2. 报文转发决策：
  - 当收到一个数据帧时，检查其 目的 MAC 地址。
  - 查 MAC 地址转发表：
    - 如果找到条目且目的端口与接收端口不同，则仅将该帧从对应端口转发出去。
    - 如果找到条目且目的端口与接收端口相同 (表示目标主机与发送主机在同一侧)，则丢弃该帧 (过滤)。
    - 如果表中没有目的 MAC 地址条目，则进行 泛洪 (Flooding) - 将该帧从除接收端口之外的所有其他活动端口转发出去。
主要应用：
- 虚拟化： 最常见用途。允许多个虚拟机 (VM) 通过连接到同一个软件网桥来共享宿主机的单个或多个物理 NIC，使 VM 就像直接连接到物理网络一样。
- 连接不同物理网络段 (在现代交换网络中使用硬件交换机更常见)。
- 创建更复杂的网络拓扑。
重要特性 (补充)：
- STP (Spanning Tree Protocol)： 防止网络环路的关键协议。Linux 网桥默认支持 STP (brctl stp br0 on)。在涉及多个网桥或物理交换机的复杂拓扑中强烈建议启用。

七、配置软件网桥 (`bridge0`)

创建网桥接口 (bridge0)：

nmcli connection add con-name bridge0 ifname bridge0 type bridge

配置网桥接口 IP 地址 (可选，静态示例)：

nmcli connection modify bridge0 \ipv4.addresses 192.168.1.1/24 \ipv4.method manual \connection.autoconnect yes

说明： 如果网桥仅用于连接其他设备 (如 VM) 进行二层交换，不需要给网桥接口本身配置 IP。配置 IP 通常是为了让宿主机本身也能通过该网桥进行三层通信。

将物理/虚拟ens40、ens41接口连接到网桥 (bridge-slave)：

nmcli connection add con-name bridge0-ens40 ifname ens40 type bridge-slave master bridge0
nmcli connection add con-name bridge0-ens41 ifname ens41 type bridge-slave master bridge0

将接口 ens40 和 ens41 添加为网桥 bridge0 的端口。

激活网桥接口：
```
nmcli connection up bridge0
```
重启网络服务 (推荐)：
```
systemctl restart network
```
注意： 同聚合链路，重启服务确保配置完全生效。

八、测试软件网桥

基本连通性 (如果配置了网桥 IP)：
- 尝试 ping 同一子网内的其他主机 IP。
二层连通性 & MAC 学习 (核心测试)：
1. 将至少两台设备 (可以是物理机、VM 或容器) 连接到 bridge0 的成员端口 (如 ens40, ens41 连接的物理网络上的设备，或连接到 bridge0 的虚拟接口的 VM)。
2. 确保这些设备配置了同一 IP 子网的地址 (例如 192.168.1.10/24, 192.168.1.11/24)。
3. 在其中一台设备 (A) 上 ping 另一台设备 (B) 的 IP。
4. 在宿主机上查看网桥信息：
```
# 查看网桥简要信息及端口状态
brctl show
# 查看网桥学习到的 MAC 地址表 (转发表)
brctl showmacs bridge0
```
  - 应能在 showmacs 输出中看到设备 A 和 B 的 MAC 地址，并关联到正确的网桥端口 (ens40 或 ens41)。
5. 在设备 A 上持续 ping 设备 B 的同时，在宿主机上抓取网桥端口流量 (例如抓 ens40)：
```
tcpdump -i ens40 -n -e
```
  - 初始阶段 (B 的 MAC 未知时) 可能会看到 ARP 请求广播。
  - 一旦 B 的 ARP 响应被 bridge0 学习到，后续的 ICMP (ping) 请求帧应只出现在连接 B 的那个端口上 (假设拓扑无环且 STP 稳定)，而不会出现在其他端口 (如 ens41) 上。这验证了基于 MAC 表的单播转发。
STP 测试 (可选，复杂拓扑)： 构建包含多个网桥/交换机的环路拓扑，启用 STP，断开一条链路观察是否自动阻塞端口阻止环路，再恢复链路观察 STP 收敛过程。

九、 IP 转发 (路由功能)

文档末尾的 sysctl 命令 (net.ipv4.ip_forward = 1) 与网桥本身无关。
作用： 启用 Linux 内核的 IP 转发 (路由) 功能。这允许系统像路由器一样，在不同网络接口/子网之间转发 IP 数据包。
应用场景： 当宿主机上的软件网桥连接的设备 (192.168.1.0/24) 需要访问宿主机另一个物理接口 (eth0, 假设 IP 10.0.0.100/24) 所连接的外部网络 (10.0.0.0/24 或互联网) 时，宿主机需要启用 IP 转发并配置 NAT 或路由规则才能实现。

配置方法：

# 临时生效
sysctl -w net.ipv4.ip_forward=1
# 永久生效 (编辑 /etc/sysctl.conf 或 /etc/sysctl.d/*.conf 文件)
echo "net.ipv4.ip_forward = 1" >> /etc/sysctl.conf
sysctl -p /etc/sysctl.conf  # 加载新配置