Asianux下双网卡绑定技术实现负载均衡和实效保护

2012-08-27  陈磊 

发布时间:2012-08-24 14:07 来源:中国评测 基础软件测试部 作者:李征宇

1、介绍

  保持服务器的高可用性是企业级IT 环境的重要因素。其中最重要的一点是服务器网络连接的高可用性。网卡(NIC)绑定技术有助于保证高可用性特性并提供其它优势以提高网络性能。

  这介绍的Asianux双网卡绑定实现就是使用两块网卡虚拟成为一块网卡,这个聚合起来的设备看起来是一个单独的以太网接口设备,通俗点讲就是两块网卡具有相同的IP地址而并行链接聚合成一个逻辑链路工作。其实这项技术在Sun和Cisco中早已存在,被称为Trunking和Etherchannel技术,在Linux的2.4.x的内核中也采用这这种技术,被称为bonding。bonding 技术的最早应用是在集群——beowulf上,为了提高集群节点间的数据传输而设计的。

  下面我们讨论一下bonding的原理,什么是bonding需要从网卡的混杂(promisc)模式说起。在正常情况下,网卡只接收目的硬件地址(MAC Address)是自身Mac的以太网帧,对于别的数据帧都滤掉,以减轻驱动程序的负担。但是网卡也支持另外一种被称为混杂promisc的模式,可以接收网络上所有的帧,比如说tcpdump,就是运行在这个模式下。bonding也运行在这个模式下,而且修改了驱动程序中的mac地址,将两块网卡的Mac地址改成相同,可以接收特定mac 的数据帧。然后把相应的数据帧传送给bond驱动程序处理。

2、配置

  Asianux下通过网卡邦定技术既增加了服务器的可靠性,又增加了可用网络带宽,为用户提供不间断的关键服务。配置很简单,一共四个步骤,实验的操作系统是Asianux Server 3 SP2 32 位系统,绑定的前提条件:芯片组型号相同,而且网卡应该具备自己独立的BIOS 芯片,双网卡邦定的拓朴图(见下图)

 

2.1 创建虚拟网卡

首先检测一下bonding模块,使用如下命令,如果没有任何输出,说明已经包含bonding 模块,还可以modinfo查看bonding信息,会输出作者等信息:

[root@rhas‐13 root]# modprobe bonding

[root@rhas‐13 root]# modinfo bonding

编辑虚拟网络接口配置文件,指定网卡IP

[root@rhas‐13 root]# cd /etc/sysconfig/network‐scripts/

[root@rhas‐13 root]# cp ifcfg‐eth0 ifcfg‐bond0

[root@rhas‐13 root]# vi ifcfg‐bond0

2.2#vi ifcfgbond0

将第一行改成DEVICE=bond0

# cat ifcfg‐bond0

DEVICE=bond0

BOOTPROTO=static

IPADDR=192.168.5.112

NETMASK=255.255.252.0

BROADCAST=192.168.5.254

ONBOOT=yes

TYPE=Ethernet

这里要主意,不要指定单个网卡的IP 地址、子网掩码或网卡ID。将上述信息指定到虚拟适配器(bonding)中即可。

[root@rhas‐13 network‐scripts]# cat ifcfg‐eth0

DEVICE=eth0

ONBOOT=yes

BOOTPROTO=dhcp

[root@rhas‐13 network‐scripts]# cat ifcfg‐eth1

DEVICE=eth1

ONBOOT=yes

BOOTPROTO=dhcp

2.3 编辑模块配置文件

模块配置文件使用/etc/modules.conf文件或者/etc/modprobe.conf文件,Asianux Server 3 SP2使用/etc/modprobe.conf文件,编辑/etc/modprobe.conf文件,加入如下内容,以使系统在启动时加载bonding模块,对外虚拟网络接口设备为bond0加入下列两行。

alias bond0 bonding

options bond0 miimon=100 mode=1

说明:miimon是用来进行链路监测的。比如:miimon=100,那么系统每100ms监测一次链路连接状态,如果有一条线路不通就转入另一条线路;mode的值表示工作模式,他共有0,1,2,3 四种模式,常用的为0,1两种。mode=0 表示load balancing (round‐robin)为负载均衡方式,两块网卡都工作,都工作的情况下,网速理论上会大大提高,这种模式应该把交换机连接2 条网线的端口做trunking(中继)。

mode=1表示fault‐tolerance (active‐backup)提供冗余功能,工作方式是主备的工作方式,也就是说默认情况下只有一块网卡工作,另一块做备份.bonding只能提供链路监测,即从主机到交换机的链路是否接通。如果只是交换机对外的链路down掉了,而交换机本身并没有故障,那么bonding 会认为链路没有问题而继续使用。

2.4 配置/etc/rc.d/rc.local

加入两行

ifenslave bond0 eth0 eth1

route add ‐net 192.168.5.254 netmask 255.255.255.0 bond0

到这时已经配置完毕重新启动机器。

不同mode 的情况

下面我们讨论以下mode 分别为0,1 时的情况

3.1mode=1

工作在主备模式下,这时eth1 作为备份网卡是no arp的

[root@rhas‐13 network‐scripts]# ifconfig

验证网卡的配置信息

bond0 Link encap:EthernetHWaddr 00:0E:7F:25:D9:8B

inet addr:192.168.5.112 Bcast:192.168.5.255 Mask:255.255.252.0

UP BROADCAST RUNNING MASTER MULTICAST MTU:1500 Metric:1

RX packets:18495 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0

TX packets:480 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0

collisions:0 txqueuelen:0

RX bytes:1587253 (1.5 Mb) TX bytes:89642 (87.5 Kb)

eth0 Link encap:EthernetHWaddr 00:0E:7F:25:D9:8B

inet addr:192.168.5.112 Bcast:192.168.5.255 Mask:255.255.252.0

UP BROADCAST RUNNING SLAVE MULTICAST MTU:1500 Metric:1

RX packets:9572 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0

TX packets:480 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0

collisions:0 txqueuelen:1000

RX bytes:833514 (813.9 Kb) TX bytes:89642 (87.5 Kb)

Interrupt:11

eth1 Link encap:EthernetHWaddr 00:0E:7F:25:D9:8B

inet addr:192.168.5.112 Bcast:192.168.5.255 Mask:255.255.252.0

UP BROADCAST RUNNING NOARP SLAVE MULTICAST MTU:1500 Metric:1

RX packets:8923 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0

TX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0

collisions:0 txqueuelen:1000

RX bytes:753739 (736.0 Kb) TX bytes:0 (0.0 b)

Interrupt:15

那也就是说在主备模式下,当一个网络接口失效时(例如主交换机掉电等),不回出现网络中断,系统会按照cat /etc/rc.d/rc.local里指定网卡的顺序工作,机器仍能对外服务,起到了失效保护的功能。

3.2mode=0

负载均衡工作模式,他能提供两倍的带宽,下我们来看一下网卡的配置信息

[root@rhas‐13 root]# ifconfig

bond0 Link encap:EthernetHWaddr 00:0E:7F:25:D9:8B

inet addr:192.168.5.112 Bcast:192.168.5.255 Mask:255.255.252.0

UP BROADCAST RUNNING MASTER MULTICAST MTU:1500 Metric:1

RX packets:2817 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0

TX packets:95 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0

collisions:0 txqueuelen:0

RX bytes:226957 (221.6 Kb) TX bytes:15266 (14.9 Kb)

eth0 Link encap:EthernetHWaddr 00:0E:7F:25:D9:8B

inet addr:192.168.5.112 Bcast:192.168.5.255 Mask:255.255.252.0

UP BROADCAST RUNNING SLAVE MULTICAST MTU:1500 Metric:1

RX packets:1406 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0

TX packets:48 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0

collisions:0 txqueuelen:1000

RX bytes:113967 (111.2 Kb) TX bytes:7268 (7.0 Kb)

Interrupt:11

eth1 Link encap:EthernetHWaddr 00:0E:7F:25:D9:8B

inet addr:192.168.5.112 Bcast:192.168.5.255 Mask:255.255.252.0

UP BROADCAST RUNNING SLAVE MULTICAST MTU:1500 Metric:1

RX packets:1411 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0

TX packets:47 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0

collisions:0 txqueuelen:1000

RX bytes:112990 (110.3 Kb) TX bytes:7998 (7.8 Kb)

Interrupt:15

在这种情况下出现一块网卡失效,仅仅会是服务器出口带宽下降,也不会影响网络使用。

测试

针对mode 的不同模式,可以通过能否ping 通指定PC(IP:192.168.5.112)来测试其网络是否具有实效保护

应该可以ping 通指定PC(IP:192.168.5.112)

[root@rhas‐13 root]# ifconfig eth0 up

[root@rhas‐13 root]# ifconfig eth1 up

[root@rhas‐13 root]# ping 192.168.5.112

down 掉eth0,保持eth1 为up

应该可以ping 通指定PC(IP:192.168.5.112)

[root@rhas‐13 root]# ifconfig eth0 down

[root@rhas‐13 root]# ifconfig eth1 up

[root@rhas‐13 root]# ping 192.168.5.112

down 掉eth1,保持eth0 为up

应该可以ping 通指定PC(IP:192.168.5.112)

[root@rhas‐13 root]# ifconfig eth0 up

[root@rhas‐13 root]# ifconfig eth1 down

[root@rhas‐13 root]# ping 192.168.5.112

down 掉eth0、eth1

应该不可以ping 通指定PC(IP:192.168.5.112)

[root@rhas‐13 root]# ifconfig eth0 down

[root@rhas‐13 root]# ifconfig eth1 down

[root@rhas‐13 root]# ping 192.168.5.112

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