网卡虚拟化技术 macvlan

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

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

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。

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 portaggregator) 模式
bridge 模式
passthru 模式默认使用的是 vepa 模式。

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

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(因为子接口对应交换机的同一个插口)

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。

passthru

passthru模式不是很清楚.

以上四种模式下, 子接口都无法通父接口eth0通信

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

实践

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：

创建网络

以接口 ens33 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

# 创建两个 macvlan 子接口
$ ip link add link ens33 dev mac1 type macvlan mode bridge
$ ip link add link ens33 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 192.168.31.121/24 dev mac1
$ ip netns exec ns1 ip l s mac1 up

$ ip netns exec ns2 ip a a 192.168.31.122/24 dev mac2
$ ip netns exec ns2 ip l s mac2 up

测试

两个子接口 ping 一下

$ ip netns exec ns1 ping 192.168.31.122

能够 ping 通，如果把上面的 mode 换成其他模式就行不通了

同一网段局域网中的另一台主机ping两个子接口

在另一台主机上运行:

ping 192.168.31.122

也是可以ping通的

本机ping两个子接口

在本机上运行:

ping 192.168.31.122