Linux系統埠聚合技術bonding

一. Bonding介紹：

Bonding技術是將多塊網絡卡虛擬成為一塊網絡卡，使其具有相同的ip地址，來實現提升主機的網路吞吐量或者是提高可用性，這種技術被稱作bonding，現實環境中，通過多埠bonding技術，解決伺服器單鏈路故障問題，且提高了鏈路頻寬。

目前網絡卡系結mode共有七種(0~6)bond0、bond1、bond2、bond3、bond4、bond5、bond6

二. 說明:

需要說明的是如果想做成mode 0的負載均衡,僅僅設定這裡optionsbond0 miimon=100 mode=0是不夠的,與網絡卡相連的交換機必須做特殊設定（這兩個埠應該採取聚合方式），因為做bonding的這兩塊網絡卡是使用同一個MAC地址.從原理分析一下（bond執行在mode0下）：

mode 0下bond所系結的網絡卡的IP都被修改成相同的mac地址，如果這些網絡卡都被接在同一個交換機，那麼交換機的arp表裡這個mac地址對應的埠就有多 個，那麼交換機接受到發往這個mac地址的包應該往哪個埠轉發呢？正常情況下mac地址是全球唯一的，一個mac地址對應多個埠肯定使交換機迷惑了。所以 mode0下的bond如果連線到交換機，交換機這幾個埠應該採取聚合方式（cisco稱為 ethernetchannel，foundry稱為portgroup），因為交換機做了聚合後，聚合下的幾個埠也被綑綁成一個mac地址.我們的解 決辦法是，兩個網絡卡接入不同的交換機即可。

mode6模式下無需設定交換機，因為做bonding的這兩塊網絡卡是使用不同的MAC地址。

七種bond模式說明：

第一種模式：mod=0 ，即：(balance-rr)Round-robin policy（平衡掄迴圈策略）

特點：傳輸封包順序是依次傳輸（即：第1個包走eth0，下一個包就走eth1….一直迴圈下去，直到最後一個傳輸完畢），此模式提供負載平衡和容錯能力；但是我們知道如果一個連線或者對談的封包從不同的介面發出的話，中途再經過不同的鏈路，在用戶端很有可能會出現封包無序到達的問題，而無序到達的封包需要重新要求被傳送，這樣網路的吞吐量就會下降

第二種模式：mod=1，即： (active-backup)Active-backup policy（主-備份策略）

特點：只有一個裝置處於活動狀態，當一個宕掉另一個馬上由備份轉換為主裝置。mac地址是外部可見得，從外面看來，bond的MAC地址是唯一的，以避免switch(交換機)發生混亂。此模式只提供了容錯能力；由此可見此演算法的優點是可以提供高網路連線的可用性，但是它的資源利用率較低，只有一個介面處於工作狀態，在有 N 個網路介面的情況下，資源利用率為1/N

第三種模式：mod=2，即：(balance-xor)XOR policy（平衡策略）

特點：基於指定的傳輸HASH策略傳輸封包。預設的策略是：(源MAC地址 XOR 目標MAC地址)% slave數量。其他的傳輸策略可以通過xmit_hash_policy選項指定，此模式提供負載平衡和容錯能力

第四種模式：mod=3，即：broadcast（廣播策略）

特點：在每個slave介面上傳輸每個封包，此模式提供了容錯能力

第五種模式：mod=4，即：(802.3ad)IEEE 802.3ad Dynamic link aggregation（IEEE802.3ad 動態連結聚合）

特點：建立一個聚合組，它們共用同樣的速率和雙工設定。根據802.3ad規範將多個slave工作在同一個啟用的聚合體下。外出流量的slave選舉是基於傳輸hash策略，該策略可以通過xmit_hash_policy選項從預設的XOR策略改變到其他策略。需要注意的 是，並不是所有的傳輸策略都是802.3ad適應的，尤其考慮到在802.3ad標準43.2.4章節提及的包亂序問題。不同的實現可能會有不同的適應 性。

必要條件：

條件1：ethtool支援獲取每個slave的速率和雙工設定

條件2：switch(交換機)支援IEEE802.3ad Dynamic link aggregation

條件3：大多數switch(交換機)需要經過特定設定才能支援802.3ad模式

第六種模式：mod=5，即：(balance-tlb)Adaptive transmit load balancing（介面卡傳輸負載均衡）

特點：不需要任何特別的switch(交換機)支援的通道bonding。在每個slave上根據當前的負載（根據速度計算）分配外出流量。如果正在接受資料的slave出故障了，另一個slave接管失敗的slave的MAC地址。

該模式的必要條件：ethtool支援獲取每個slave的速率

第七種模式：mod=6，即：(balance-alb)Adaptive load balancing（介面卡適應性負載均衡）

特點：該模式包含了balance-tlb模式，同時加上針對IPV4流量的接收負載均衡(receiveload balance, rlb)，而且不需要任何switch(交換機)的支援。接收負載均衡是通過ARP協商實現的。bonding驅動截獲本機傳送的ARP應答，並把源硬體地址改寫為bond中某個slave的唯一硬體地址，從而使得不同的對端使用不同的硬體地址進行通訊。

來自伺服器端的接收流量也會被均衡。當本機傳送ARP請求時，bonding驅動把對端的IP資訊從ARP包中複製並儲存下來。當ARP應答從對端到達時，bonding驅動把它的硬體地址提取出來，並行起一個ARP應答給bond中的某個slave。使用ARP協商進行負載均衡的一個問題是：每次廣播 ARP請求時都會使用bond的硬體地址，因此對端學習到這個硬體地址後，接收流量將會全部流向當前的slave。這個問題可以通過給所有的對端傳送更新（ARP應答）來解決，應答中包含他們獨一無二的硬體地址，從而導致流量重新分佈。當新的slave加入到bond中時，或者某個未啟用的slave重新 啟用時，接收流量也要重新分佈。接收的負載被順序地分布（roundrobin）在bond中最高速的slave上當某個鏈路被重新接上，或者一個新的slave加入到bond中，接收流量在所有當前啟用的slave中全部重新分配，通過使用指定的MAC地址給每個 client發起ARP應答。下面介紹的updelay引數必須被設定為某個大於等於switch(交換機)轉發延時的值，從而保證發往對端的ARP應答 不會被switch(交換機)阻截。

必要條件：

條件1：ethtool支援獲取每個slave的速率；

條件2：底層驅動支援設定某個裝置的硬體地址，從而使得總是有個slave(curr_active_slave)使用bond的硬體地址，同時保證每個 bond 中的slave都有一個唯一的硬體地址。如果curr_active_slave出故障，它的硬體地址將會被新選出來的 curr_active_slave接管其實mod=6與mod=0的區別：mod=6，先把eth0流量占滿，再占eth1，….ethX；而mod=0的話，會發現2個口的流量都很穩定，基本一樣的頻寬。而mod=6，會發現第一個口流量很高，第2個口只佔了小部分流量。

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