Liunx网卡绑定(Bond0

在我所处的项目中，为节约硬件开支，使用了聚合模式bond4，动态的聚合了4X10G网口，使总带宽可达到40G，为了达到40G网络带宽效果，我进行了以下测试，发现来自于同一个IP的流量永远分配到同一个物理的网卡上，也就是说出口流量最多10G， 但是同时使用四个不同的IP的流量就可以平均的分配到4个网卡上，那么这是为什么呢？我们一探究竟。

测试环境：  

server端：  iperf3  -s

client端：   iperf3  -c  server端地址  -t  6000     -i 10

服务器网卡： 4 X 10GB 

bonding模式： 

mode：bond4  

xmit_hash_policy： lay2  默认模式

在正常情况下，网卡的工作模式为直接模式（Direct Model），该模式下的网卡只接收目地址是自己 Mac地址的帧。将别的数据帧都滤掉，以减轻驱动程序的负担。但是网卡也支持另外一种混杂模式，可以接收网络上所有的帧。

Bonding运行在这个模式下，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。物理网卡把相应的数据帧传送给bond驱动程序处理。通过网卡绑定可以实现网络设备的冗余和负载均衡。  

特点：传输数据包顺序是依次传输（即：第1个包走ens33，下一个包就走ens34….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。

缺点：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。

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，以避免交换机发生混乱。此模式只提供了容错能力，提供高网络连接的可用性。

缺点：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。

特点：基于指定的传输策略传输数据包。通过xmit_hash_policy配置项来确定具体的传输策略。默认为异或哈希负载分担（XOR Hash）。此模式提供负载平衡和容错能力。 异或哈希负载分担规则：选择网卡的序号 = (源MAC地址 XOR 目标MAC地址) % Slave网卡数量。 该策略算法概述：在接收和发送数据时，Bond通过异或哈希算法对需要调度的Slave进行选择，其中使用哈希的目的是为了数据的分布尽量分散到各个Slave上，从而实现负载均衡；使用XOR异或的目的是为了避免哈希冲突（例如我们使用平方取中法等方法目的是为了避免冲突，优化哈希查找效率），从而实现负载均衡的优化。  

Q1：为什么是XOR异或，如果用与或呢？ A1：因为在数学方面来说，与或的真值分布不均匀，与(同1出1 1的分布为25%)，或(同0出 0的分布为25%)，而异或能保证50%:50%的分布，可以保证哈希过程中更好的随机性，进而避免了哈希冲突发生的概率。

Q2：既然通过异或哈希实现了负载均衡，那么Bond2怎样实现了冗余？ A2：在Bond2中，异或哈希算法是对Slave数量取余，其实是对当前活动的Slave取余，如果对于正常运行状态的4个Slave的Bond2，其中Slave_1宕掉了，此时Slave数量会变为3，同时Slave的顺位也发生变化： [ 0 1 2 3 ] 正常状态-> [ 0 2 3 ] Slave1宕 -> [ 0 1 2 ] 新正常状态 此时原本分配给Slave_1的数据由新的Slave_1接收。  

Bond2中通过xmit_hash_policy指定Slave调度策略，默认为上边讲到的layer2，即仅用MAC地址作为区分数据分配的依据。可以增加对IP层，应用层的过滤，保证来自不同IP的数据，甚至来自不同端口的数据都能分配到不同的Slave当中去，进而实现更好的负载均衡，当然也要更具服务器的具体情况来设置最合适的负载均衡策略。至于该配置项在哪里进行配置，在后边的绑定实现中会讲。  

特点：所有包从所有网络接口发出，此模式适用于金融行业，因为他们需要高可靠性的网络，不允许出现任何问题。需要和交换机的聚合强制不协商方式配合。 缺点：只有冗余机制，但过于浪费网络中的资源及本机的网络设备资源。

特点：启动时会根据IEEE 802.3ad规范创建一个聚合组。使用动态链接聚合策略，所有Slave网卡共享同样的速率和双工设定。 ​ 必要条件： ​ 1．支持使用ethtool工具获取每个slave网卡的速率和双工设定； ​ 2．需要交换机支持IEEE 802.3ad 动态链路聚合（Dynamic link aggregation）模式 ​ IEEE 802.3ad规范： ​ IEEE 802.3ad主要是对链路聚合控制协议进行了一定的标准和规范。

​ 链路聚合，又称端口聚合、端口捆绑技术。功能是将交换机的多个低带宽端口捆绑成一条高带宽链路，同时通过几个端口进行链路负载均衡，避免链路出现拥塞现象。

特点：是根据每个slave的负载情况选择slave进行发送，接收时使用当前轮到的slave。该模式要求slave接口的设备驱动有ethtool支持。​不需要交换机支持。在每个slave上根据当前的负载（根据速度计算）分配外出流量。 ​必要条件：ethtool支持获取每个slave的速率。 缺点：不支持发送负载均衡

特点：该模式包含了Bond5模式，同时加上接收负载均衡（receive load balance），同样不需要交换机的支持。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。

缺点：ARP协商中存在一些问题（未深入了解，仅列出）