Linux多网卡负载均衡 : bond
USERCTL=no/yes
普通用户是否可以关闭或启用网关
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在这介绍的Linux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。我们知道，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。
其实在 linux 将双网卡绑定成一块网卡，配置起来非常简单，只需要简单几个步骤即可实现，下面我们就一起来体验一下吧。首先，还是将本次实验的环境做个简单的介绍：
操作系统： RedHat Enterprise linux
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。
操作过程：
1、编辑虚拟网络接口配置文件,指定网卡IP （没有这个文件我们可以从以前的配置文件复制一个过来,减少输入的文字.）
[root @heng ~] # cp /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth0 /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-bond0
确保 /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-bond0 的内容和以下内容相同
[root @heng ~] # cat /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-bond0
DEVICE=bond0
BOOTPROTO=static
BROADCAST=192.168.1.255
IPADDR=192.168.1.202
NETMASK=255.255.255.0
ONBOOT=yes
TYPE=Ethernet
2、编辑 /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth0 与 /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth1 ,确保编辑后的内容和以下所显示的内容相同
[root @heng ~] # cat /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth0
DEVICE=eth0
ONBOOT=yes
BOOTPROTO=none
TYPE=Ethernet
MASTER=bond0
SLAVE=yes
[root @heng ~] # cat /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth1
DEVICE=eth1
ONBOOT=yes
BOOTPROTO=none
TYPE=Ethernet
MASTER=bond0
SLAVE=yes
3、编辑 /etc/modprobe.conf或/etc/modprobe.d/dist.conf 文件，加入如下一行内容，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。请确保文件编辑后所显示的内容与以下内容相同
说明：第一条参数是加载虚拟网卡驱动模块，第二条参数选项的意思是：miimon=100每隔100秒检查一次链路状态，mode=0 这是网卡工作模式，0代表多网卡负载，1代表多网卡主备
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。
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
4、编辑 /etc/rc.d/rc.local ，请确保修改后的文件所显示的内容与以下内容相同
到这里配置已经完成，重启计算机，然后用 ifconfig 查看网卡信息，会看见多了一个名称为 bond0 的网卡。
下面我们讨论以下mode分别为0,1时的情况
mode=1工作在主备模式下,这时eth1作为备份网卡是no arp的
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.
在mode=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,注意观察RX bytes和TX bytes项数值
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.
查看bond0状态：
cat /proc/net/bonding/bond0
Ethernet Channel Bonding Driver: v3.7.1 (April 27, 2011)
Bonding Mode: fault-tolerance (active-backup)
Primary Slave: None
Currently Active Slave: eth0
MII Status: up
MII Polling Interval (ms): 100
Up Delay (ms): 0
Down Delay (ms): 0
Slave Interface: eth0
MII Status: up
Speed: 1000 Mbps
Duplex: full
Link Failure Count: 0
Permanent HW addr: 14:18:77:35:a5:63
Slave queue ID: 0
Slave Interface: eth1
MII Status: up
Speed: 1000 Mbps
Duplex: full
Link Failure Count: 0
Permanent HW addr: 14:18:77:35:a5:64
Slave queue ID: 0
注：这里要注意一点，每一次在修改 bond0 的 mode 后，都需要重新启动计算机，才能使修改生效。
Linux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。
七种bond模式说明：
第一种模式：mode=0 ，即：(balance-rr) Round-robin policy（平衡抡循环策略）
特点：传输数据包顺序是依次传输（即：第1个包走eth0，下一个包就走eth1….一直循环下去，直到最后一个传输完毕）， 此模式提供负载平衡和容错能力；但是我们知道如果一个连接或者会话的数据包从不同的接口发出的话，中途再经过不同的链路，在客户端很有可能会出现数据包无序到达的问题，而无序到达的数据包需要重新要求被发送，这样网络的吞吐量就会下降
第二种模式：mode=1，即： (active-backup) Active-backup policy（主-备份策略）
特点：只有一个设备处于活动状态，当一个宕掉另一个马上由备份转换为主设备。mac地址是外部可见得，从外面看来，bond的MAC地址是唯一的，以避免switch(交换机)发生混乱。此模式只提供了容错能力；由此可见此算法的优点是可以提供高网络连接的可用性，但是它的资源利用率较低，只有一个接口处于工作状态，在有 N 个网络接口的情况下，资源利用率为1/N
第三种模式：mode=2，即：(balance-xor) XOR policy（平衡策略）
特点：基于指定的传输HASH策略传输数据包。缺省的策略是：(源MAC地址 XOR 目标MAC地址) % slave数量。其他的传输策略可以通过xmit_hash_policy选项指定，此模式提供负载平衡和容错能力
第四种模式：mode=3，即：broadcast（广播策略）
特点：在每个slave接口上传输每个数据包，此模式提供了容错能力
第五种模式：mode=4，即：(802.3ad) IEEE 802.3ad Dynamic link aggregation（IEEE 802.3ad 动态链接聚合）
特点：创建一个聚合组，它们共享同样的速率和双工设定。根据802.3ad规范将多个slave工作在同一个激活的聚合体下。
外出流量的slave选举是基于传输hash策略，该策略可以通过xmit_hash_policy选项从缺省的XOR策略改变到其他策略。需要注意的 是，并不是所有的传输策略都是802.3ad适应的，尤其考虑到在802.3ad标准43.2.4章节提及的包乱序问题。不同的实现可能会有不同的适应 性。
必要条件：
条件1：ethtool支持获取每个slave的速率和双工设定
条件2：switch(交换机)支持IEEE 802.3ad Dynamic link aggregation
条件3：大多数switch(交换机)需要经过特定配置才能支持802.3ad模式
第六种模式：mode=5，即：(balance-tlb) Adaptive transmit load balancing（适配器传输负载均衡）
特点：不需要任何特别的switch(交换机)支持的通道bonding。在每个slave上根据当前的负载（根据速度计算）分配外出流量。如果正在接受数据的slave出故障了，另一个slave接管失败的slave的MAC地址。
该模式的必要条件：ethtool支持获取每个slave的速率
第七种模式：mode=6，即：(balance-alb) Adaptive load balancing（适配器适应性负载均衡）
特点：该模式包含了balance-tlb模式，同时加上针对IPV4流量的接收负载均衡(receive load balance, rlb)，而且不需要任何switch(交换机)的支持。接收负载均衡是通过ARP协商实现的。bonding驱动截获本机发送的ARP应答，并把源硬件地址改写为bond中某个slave的唯一硬件地址，从而使得不同的对端使用不同的硬件地址进行通信。
来自服务器端的接收流量也会被均衡。当本机发送ARP请求时，bonding驱动把对端的IP信息从ARP包中复制并保存下来。当ARP应答从对端到达 时，bonding驱动把它的硬件地址提取出来，并发起一个ARP应答给bond中的某个slave。使用ARP协商进行负载均衡的一个问题是：每次广播 ARP请求时都会使用bond的硬件地址，因此对端学习到这个硬件地址后，接收流量将会全部流向当前的slave。这个问题可以通过给所有的对端发送更新 （ARP应答）来解决，应答中包含他们独一无二的硬件地址，从而导致流量重新分布。当新的slave加入到bond中时，或者某个未激活的slave重新 激活时，接收流量也要重新分布。接收的负载被顺序地分布（round robin）在bond中最高速的slave上
当某个链路被重新接上，或者一个新的slave加入到bond中，接收流量在所有当前激活的slave中全部重新分配，通过使用指定的MAC地址给每个 client发起ARP应答。下面介绍的updelay参数必须被设置为某个大于等于switch(交换机)转发延时的值，从而保证发往对端的ARP应答 不会被switch(交换机)阻截。
必要条件：
条件1：ethtool支持获取每个slave的速率；
条件2：底层驱动支持设置某个设备的硬件地址，从而使得总是有个slave(curr_active_slave)使用bond的硬件地址，同时保证每个 bond 中的slave都有一个唯一的硬件地址。如果curr_active_slave出故障，它的硬件地址将会被新选出来的 curr_active_slave接管
其实mode=6与mode=0的区别：mode=6，先把eth0流量占满，再占eth1，….ethX；而mode=0的话，会发现2个口的流量都很稳定，基本一样的带宽。而mode=6，会发现第一个口流量很高，第2个口只占了小部分流量
