Macvlan 网络方案实践

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经过上篇文章的学习，咱们已经知道 Macvlan 四种模式的工做原理，其中最经常使用的就是 Bridge 模式，本文咱们将经过实验来验证 Macvlan Bridge 模式的连通性。

Macvlan 是 linux 内核比较新的特性，能够经过如下方法判断当前系统是否支持：

$ modprobe macvlan
$ lsmod | grep macvlan
  macvlan                19233  0
复制代码

若是第一个命令报错，或者第二个命令没有返回，则说明当前系统不支持 Macvlan，须要升级系统或者升级内核。

1. 各个 Linux 发行版对 Macvlan 的支持

Macvlan 对 Kernel 版本依赖：Linux kernel v3.9–3.19 and 4.0+。几个重要发行版支持状况：

• ubuntu：>= saucy(13.10)
• RHEL(Red Hat Enterprise Linux): >= 7.0(3.10.0)
• Fedora: >=19(3.9)
• Debian: >=8(3.16)

各个发行版的内核均可以自行手动升级，具体操做能够参考官方提供的文档。

以上版本信息参考了这些资料：

• List of ubuntu versions with corresponding linux kernel version
• Red Hat Enterprise Linux Release Dates

2. 实验环境

后面的测试将会在如下环境进行：

OS	hostname	物理网卡	IP	Gateway
CentOS 7.3	node1	ens160	192.168.179.9/16	192.168.1.1
CentOS 7.3	node2	ens160	192.168.179.10/16	192.168.1.1

个人本地操做系统为 MacOS，IP 为 10.8.0.241，网关为 10.8.0.1。

3. 连通性测试

下面开始对 Bridge 模式下 Macvlan 的连通性进行测试。

首先在 node1 上建立两个 network namespace：

# 开启混杂模式
$ ip link set ens160 promisc on

$ ip netns add ns1
$ ip netns add ns2
复制代码

而后建立 Macvlan 接口:

$ ip link add link ens160 mac1 type macvlan mode bridge
复制代码

建立的格式为 ip link add link <PARENT> <NAME> type macvlan mode <MODE>，其中 <PARENT> 是 Macvlan 接口的父接口名称，<NAME> 是新建的 Macvlan 接口的名称，这个名字能够任意取，<MODE> 是 Macvlan 的模式。

能够查看建立接口的详细信息：

$ ip -d link show mac1

13: mac1@ens160: <BROADCAST,MULTICAST> mtu 1500 qdisc noop state DOWN mode DEFAULT qlen 1000
    link/ether 5a:94:85:a6:96:95 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff promiscuity 0
    macvlan  mode bridge addrgenmode eui64
复制代码

下面就是把建立的 Macvlan 接口放到 network namespace 中，配置好 IP 地址，而后启用它：

$ ip link set mac1 netns ns1
$ ip netns exec ns1 ip addr add 192.168.179.12/16 dev mac1
$ ip netns exec ns1 ip link set dev mac1 up
复制代码

同理能够配置另一个 Macvlan 接口：

$ ip link add link ens160 mac2 type macvlan mode bridge
$ ip link set mac2 netns ns2
$ ip netns exec ns2 ip addr add 192.168.179.13/16 dev mac2
$ ip netns exec ns2 ip link set dev mac2 up
复制代码

能够测试两个 IP 的连通性：

ns1 --> ns2

$ ip netns exec ns1 ping -c 3 192.168.179.13

PING 192.168.179.13 (192.168.179.13) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 192.168.179.13: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.090 ms
64 bytes from 192.168.179.13: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.061 ms

--- 192.168.179.13 ping statistics ---
2 packets transmitted, 2 received, 0% packet loss, time 1000ms
rtt min/avg/max/mdev = 0.061/0.075/0.090/0.016 ms
复制代码

ns2 --> ns1

$ ip netns exec ns2 ping -c 2 192.168.179.12

PING 192.168.179.12 (192.168.179.12) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 192.168.179.12: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.059 ms
64 bytes from 192.168.179.12: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.043 ms

--- 192.168.179.12 ping statistics ---
2 packets transmitted, 2 received, 0% packet loss, time 1000ms
rtt min/avg/max/mdev = 0.043/0.051/0.059/0.008 ms
复制代码

ns1 --> 192.168/16

首先测试 ns1 与 node2 的连通性：

$ ip netns exec ns1 ping -c 2 192.168.179.10

PING 192.168.179.10 (192.168.179.10) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 192.168.179.10: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.976 ms
64 bytes from 192.168.179.10: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.430 ms

--- 192.168.179.10 ping statistics ---
2 packets transmitted, 2 received, 0% packet loss, time 1001ms
rtt min/avg/max/mdev = 0.430/0.703/0.976/0.273 ms
复制代码

下面测试 ns1 与 node2 中 network namespace 的连通性。

先在 node2 中配置一个 Macvlan 接口：

[root@node2 ~]# ip link set ens160 promisc on
[root@node2 ~]# ip netns add ns1
[root@node2 ~]# ip link add link ens160 mac1 type macvlan mode bridge
[root@node2 ~]# ip link set mac1 netns ns1
[root@node2 ~]# ip netns exec ns1 ip addr add 192.168.179.14/16 dev mac1
[root@node2 ~]# ip link set dev mac1 up
复制代码

测试 node1 的 ns1 与 node2 的 ns1 的连通性：

[root@node1 ~]# ip netns exec ns1 ping -c 2 192.168.179.14

PING 192.168.179.14 (192.168.179.14) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 192.168.179.14: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.976 ms
64 bytes from 192.168.179.14: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.430 ms

--- 192.168.179.14 ping statistics ---
2 packets transmitted, 2 received, 0% packet loss, time 1001ms
rtt min/avg/max/mdev = 0.430/0.703/0.976/0.273 ms
复制代码

10.8/16 --> ns1

# 在本地的 MacOS 客户端 ping 192.168.179.12
$ ping 192.168.179.12 -c 2

PING 192.168.179.12 (192.168.179.12): 56 data bytes
Request timeout for icmp_seq 0

--- 192.168.179.12 ping statistics ---
2 packets transmitted, 0 packets received, 100.0% packet loss
复制代码

发现跨三层网段是 ping 不通的。这个问题很好解决，咱们刚刚给 ns1 和 ns2 分配 IP 的时候并无指定默认路由，指定个默认路由问题就迎刃而解了。

$ ip netns exec ns1 ip route add default via 192.168.1.1 dev mac1
复制代码

若是你想开发 Macvlan cni 插件，这个地方须要注意一下，每次给 Pod 分配好 IP 之后要添加一条默认路由指向网关，否则没法跨三层通讯。

ns1 --> ens160

$ ip netns exec ns1 ping -c 2 192.168.179.9

PING 192.168.179.9 (192.168.179.9) 56(84) bytes of data.

--- 192.168.179.9 ping statistics ---
2 packets transmitted, 0 received, 100% packet loss, time 999ms
复制代码

这里就遇到了我在上一篇文章开头提到的问题。到目前为止，整个实验的拓扑结构以下：

其实也很好解决，额外建立一个 Macvlan 子接口，并把 ens160 的 IP 分给这个子接口，最后还要修改默认路由。

$ ip link add link ens160 mac0 type macvlan mode bridge
# 下面的命令必定要放在一块儿执行，不然中间会失去链接
$ ip addr del 192.168.179.9/16 dev ens160 && \
  ip addr add 192.168.179.9/16 dev mac0 && \
  ip link set dev mac0 up && \
  ip route flush dev ens160 && \
  ip route flush dev mac0 && \
  ip route add 192.168.0.0/16 dev mac0 metric 0 && \
  ip route add default via 192.168.1.1 dev mac0 &
复制代码

这里必定不能 Down 掉 ens160，不然全部的子接口都将没法工做。

如今就能 ping 通了：

$ ip netns exec ns1 ping -c 2 192.168.179.9

PING 192.168.179.9 (192.168.179.9) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 192.168.179.9: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.137 ms
64 bytes from 192.168.179.9: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.078 ms

--- 192.168.179.9 ping statistics ---
2 packets transmitted, 2 received, 0% packet loss, time 999ms
rtt min/avg/max/mdev = 0.078/0.107/0.137/0.031 ms
复制代码