本文首发于我的公众号 Linux云计算网络(id: cloud_dev),专注于干货分享,号内有 10T 书籍和视频资源,后台回复「1024」即可领取,欢迎大家关注,二维码文末可以扫。

01 macvlan 简介

前面的文章讲过了几种 Linux 虚拟网络设备:tap/tun、veth-pair、bridge,它们本质上是 Linux 系统 提供的网络虚拟化解决方案,今天要讲的 macvlan 也是其中的一种,准确说这是一种网卡虚拟化的解决方案。因为 macvlan 这种技术能将 一块物理网卡虚拟成多块虚拟网卡 ,相当于物理网卡施展了 多重影分身之术 ,由一个变多个。

02 macvlan 的工作原理

macvlan 是 Linux kernel 支持的新特性,支持的版本有 v3.9-3.19 和 4.0+,比较稳定的版本推荐 4.0+。它一般是以内核模块的形式存在,我们可以通过以下方法判断当前系统是否支持:

# modprobe macvlan
# lsmod | grep macvlan
macvlan                24576  0

如果第一个命令报错,或者第二个命令没有返回,说明当前系统不支持 macvlan,需要升级内核。

macvlan 这种技术听起来有点像 VLAN,但它们的实现机制是完全不一样的。macvlan 子接口和原来的主接口是完全独立的,可以单独配置 MAC 地址和 IP 地址,而 VLAN 子接口和主接口共用相同的 MAC 地址。VLAN 用来划分广播域,而 macvlan 共享同一个广播域。

通过不同的子接口,macvlan 也能做到流量的隔离。macvlan 会根据收到包的目的 MAC 地址判断这个包需要交给哪个虚拟网卡,虚拟网卡再把包交给上层的协议栈处理。

03 四种模式

根据 macvlan 子接口之间的通信模式,macvlan 有四种网络模式:

  • private 模式
  • vepa(virtual ethernet port aggregator) 模式
  • bridge 模式
  • passthru 模式

默认使用的是 vepa 模式。

3.1 private

这种模式下,同一主接口下的子接口之间彼此隔离,不能通信。即使从外部的物理交换机导流,也会被无情地丢掉。

3.2 vepa

这种模式下,子接口之间的通信流量需要导到外部支持 802.1Qbg/VPEA 功能的交换机上(可以是物理的或者虚拟的),经由外部交换机转发,再绕回来。

注:802.1Qbg/VPEA 功能简单说就是交换机要支持 发夹(hairpin) 功能,也就是数据包从一个接口上收上来之后还能再扔回去。

3.3 bridge

这种模式下,模拟的是 Linux bridge 的功能,但比 bridge 要好的一点是每个接口的 MAC 地址是已知的,不用学习。所以,这种模式下,子接口之间就是直接可以通信的。

3.4 passthru

这种模式,只允许单个子接口连接主接口,且必须设置成混杂模式,一般用于子接口桥接和创建 VLAN 子接口的场景。

3.5 mactap

和 macvlan 相似的技术还有一种是 mactap。和 macvlan 不同的是,mactap 收到包之后不是交给协议栈,而是交给一个 tapX 文件,然后通过这个文件,完成和用户态的直接通信。

04 实践

在 Linux 系统下,创建 macvlan 的命令形式如下:

ip link add link DEVICE name NAME type { macvlan | macvtap } mode { private | vepa | bridge |
              passthru  [ nopromisc ] }

通常,单独使用 macvlan 毫无意义,一般都是结合 VM 和容器来构建网络。下面我们就简单使用 namespace 来看看 Linux 是怎么使用 macvlan 的。

实验拓扑如下:

在我的系统中,以接口 enp0s8 为例创建两个 macvlan 子接口(使用 bridge 模式),配置 IP 并将其挂到两个 namespace 中,测试连通性。

# 创建两个 macvlan 子接口
ip link add link enp0s8 dev mac1 type macvlan mode bridge
ip link add link enp0s8 dev mac2 type macvlan mode bridge

# 创建两个 namespace
ip netns add ns1
ip netns add ns2

# 将两个子接口分别挂到两个 namespace 中
ip link set mac1 netns ns1
ip link set mac2 netns ns2

# 配置 IP 并启用
ip netns exec ns1 ip a a 192.168.56.122/24 dev mac1
ip netns exec ns1 ip l s mac1 up

ip netns exec ns1 ip a a 192.168.56.123/24 dev mac2
ip netns exec ns2 ip l s mac2 up

注:enp0s8 的 IP 是 192.168.56.110/24,配置的子接口 IP 也必须是同一网段的。

完了两个子接口 ping 一下:

root@ubuntu:~# ip netns exec ns1 ip a show mac1
9: mac1@if3: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UNKNOWN group default qlen 1
    link/ether 2e:6e:d9:08:c5:05 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netnsid 0
    inet 192.168.56.122/24 scope global mac1
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::2c6e:d9ff:fe08:c505/64 scope link
       valid_lft forever preferred_lft forever
root@ubuntu:~# ip netns exec ns1 ping 192.168.56.123
PING 192.168.56.123 (192.168.56.123) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 192.168.56.123: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.052 ms
64 bytes from 192.168.56.123: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.028 ms
^C
--- 192.168.56.123 ping statistics ---
2 packets transmitted, 2 received, 0% packet loss, time 1000ms
rtt min/avg/max/mdev = 0.028/0.040/0.052/0.012 ms

可以看到,能够 ping 通,如果把上面的 mode 换成其他模式就行不通了,这个就留给大家去实验了(默认是 vepa 模式)。

另外,在 docker 中,macvlan 是一种较为重要的跨主机网络模型,这块的内容就留作下篇文章再做讲解了。

05 总结

macvlan 是一种网卡虚拟化技术,能够将一张网卡虚拟出多张网卡。

macvlan 的四种通信模式,常用模式是 bridge。

思考一下:

  1. macvlan bridge 和 bridge 的异同点
  2. 还有一种类似的技术,多张虚拟网卡共享相同 MAC 地址,但有独立的 IP 地址,这是什么技术?

这两个问题大家可以留言互动一下。


我的公众号 「Linux云计算网络」(id: cloud_dev) ,号内有 10T 书籍和视频资源,后台回复 「1024」 即可领取,分享的内容包括但不限于 Linux、网络、云计算虚拟化、容器Docker、OpenStack、Kubernetes、工具、SDN、OVS、DPDK、Go、Python、C/C++编程技术等内容,欢迎大家关注。

网卡也能虚拟化?网卡虚拟化技术 macvlan 详解的更多相关文章

  1. Docker 网络模型之 macvlan 详解,图解,实验完整

    本文首发于我的公众号 Linux云计算网络(id: cloud_dev),专注于干货分享,号内有 10T 书籍和视频资源,后台回复「1024」即可领取,欢迎大家关注,二维码文末可以扫. 上一篇文章我们 ...

  2. 新手入门:史上最全Web端即时通讯技术原理详解

    前言 有关IM(InstantMessaging)聊天应用(如:微信,QQ).消息推送技术(如:现今移动端APP标配的消息推送模块)等即时通讯应用场景下,大多数都是桌面应用程序或者native应用较为 ...

  3. Web端即时通讯技术原理详解

    前言 有关IM(InstantMessaging)聊天应用(如:微信,QQ).消息推送技术(如:现今移动端APP标配的消息推送模块)等即时通讯应用场景下,大多数都是桌面应用程序或者native应用较为 ...

  4. 磁盘阵列 RAID 技术原理详解

    RAID一页通整理所有RAID技术.原理并配合相应RAID图解,给所有存储新人提供一个迅速学习.理解RAID技术的网上资源库,本文将持续更新,欢迎大家补充及投稿.中国存储网一如既往为广大存储界朋友提供 ...

  5. 裸眼3D立体显示技术原理详解

    众所周知,现实世界是一个三维空间,除去时间这一维度,现实世界是由长度.宽度和高度三个维度组成,我们每天就生活在这个三维世界中,而现有的显示设备大多数都只能显示二维信息,并不能带给人真实的三维感觉.为了 ...

  6. vpn技术原理详解

    转载于:http://blog.csdn.net/quqi99/article/details/7334617 假设有这样一个需求,需要从家中访问公司内网机器,可以用ssh遂道技术来作转发,遂道分正向 ...

  7. Android热修复技术原理详解(最新最全版本)

    本文框架 什么是热修复? 热修复框架分类 技术原理及特点 Tinker框架解析 各框架对比图 总结   通过阅读本文,你会对热修复技术有更深的认知,本文会列出各类框架的优缺点以及技术原理,文章末尾简单 ...

  8. hadoop大数据技术架构详解

    大数据的时代已经来了,信息的爆炸式增长使得越来越多的行业面临这大量数据需要存储和分析的挑战.Hadoop作为一个开源的分布式并行处理平台,以其高拓展.高效率.高可靠等优点越来越受到欢迎.这同时也带动了 ...

  9. ajax技术基础详解

    一.概述 1.什么是ajax 可以与服务器进行[异步]交互的技术,浏览器无需刷新 2.什么时候出现ajax? -- XMLHttp 微软 1999年微软公司发布IE5版本,内嵌了ajax技术 什么时候 ...

随机推荐

  1. 转载:Centos7 从零编译Nginx+PHP+MySql 序言 一

    这次玩次狠得.除了编译器使用yum安装,其他全部手动编译.哼~ 看似就Nginx.PHP.MySql三个东东,但是它们太尼玛依赖别人了. 没办法,想用它们就得老老实实给它们提供想要的东西. 首先的一些 ...

  2. 227 Entering Passive Mode (xxx,xxx,,xxx,xxx,x)

    登录ftp时显示227 Entering Passive Mode (xxx,xxx,,xxx,xxx,x) 因为FTP有两种工作模式,PORT方式和PASV方式,中文意思为主动式和被动式 ,详细介绍 ...

  3. POJ3321 Apple Tree(树状数组)

    先做一次dfs求得每个节点为根的子树在树状数组中编号的起始值和结束值,再树状数组做区间查询 与单点更新. #include<cstdio> #include<iostream> ...

  4. hdu1285 拓扑序

    题意:有N个比赛队(1<=N<=500),编号依次为1,2,3,....,N进行比赛,比赛结束后,裁判委员会要将所有参赛队伍从前往后依次排名,但现在裁判委员会不能直接获得每个队的比赛成绩, ...

  5. 高效的网络流dinic算法模版

    #include <cstring> #include <algorithm> #include <vector> #define Maxn 120010 #def ...

  6. SharePoint 学习记事(二)

    买了一本<sharepoint2010开发高级编程> 据说评价也不高. 搜到如下文章,留着看看:http://book.douban.com/review/5673741/ http:// ...

  7. FileInputStream 与 BufferedInputStream 效率对比

    我的技术博客经常被流氓网站恶意爬取转载.请移步原文:http://www.cnblogs.com/hamhog/p/3550158.html ,享受整齐的排版.有效的链接.正确的代码缩进.更好的阅读体 ...

  8. Java生成word文档

    itext-rtf-2.1.7.jar,下载地址:http://download.csdn.net/detail/xuxu198899223/7717727 itext-2.1.7.jar 下载地址: ...

  9. mybatis于Date和DateTime现场插入

    最近,该公司使用MyBatis3做数据持久层,有在该领域Date和DateTime种类,只有在插入数据时属性设置为一个实体Timestamp将相应mysql的DateTime类型.Date会相应mys ...

  10. Android非常实用的开源项目框架

    我将文章中所描述的项目都集成在一个apk中,可以直接运行查看效果,2.2以上的机器都可以运行.因为不让直接上传apk文件,我压缩成了zip包 1. Universal-Image-Loader 实现异 ...