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  • 链路聚合的两种模式:根据是否启用链路聚合控制协议 LACP,链路聚合分为手工负载分担模式和LACP 模式。一、手工负载分担模式链路聚合手工负载分担模式下, Eth-Trunk 的建立、成员接口的加入由手工配置,没有链路...

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    链路聚合的两种模式:

    根据是否启用链路聚合控制协议 LACP,链路聚合分为手工负载分担模式和LACP 模式。

    一、手工负载分担模式链路聚合

    手工负载分担模式下, Eth-Trunk 的建立、成员接口的加入由手工配置,没有链路聚合控制协议的参与。

    该模式下所有活动链路都参与数据的转发,平均分担流量,因此称为负载分担模式。

    如果某条活动链路障,链路聚合组自动在剩余的活动链路中平均分担流量。

    当需要在两个直连设备间提供一个较大的链路带宽而设备又不支持LACP 协议时,可以使用手工负载分担模式。

    二、LACP 模式链路聚合

    作为链路聚合技术,手工负载分担模式 Eth-Trunk可以完成多个物理接口聚合成一个 Eth-Trunk 口来提高带宽,同时能够检测到同一聚合组内的成员链路有断路等有限故障,但是无法检测到链路层故障、链路错连等故障。

    为了提高 Eth-Trunk 的容错性,并且能提供备份功能,保证成员链路的高可靠性,出现了链路聚合控制协议 LACP(LinkAggregation Control Protocol), LACP 模式就是采用 LACP 的一种链路聚合模式。

    LACP 为交换数据的设备提供一种标准的协商方式,以供设备根据自身配置自动形成聚合链路并启动聚合链路收发数据。聚合链路形成以后,LACP 负责维护链路状态,在聚合条件发生变化时,自动调整或解散链路聚合。

    如图所示, DeviceA 与DeviceB 之间创建 Eth-Trunk,需要将DeviceA 上的四个接口与 DeviceB捆绑成一个 Eth-Trunk。由于错将 DeviceA上的一个接口与 DeviceC 相连,这将会导致DeviceA 向 DeviceB传输数据时可能会将本应该发到 DeviceB 的数据发送到 DeviceC 上。而手工负载分担模式的 Eth-Trunk不能及时检测到故障。

    如果在 DeviceA 和DeviceB 上都启用 LACP协议,经过协商后, Eth-Trunk 就会选择正确连接的链路作为活动链路来转发数据,从而DeviceA 发送的数据能够正确到达 DeviceB。

    Eth-Trunk 错连示意图

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    基本概念

    1、系统LACP 优先级

    系统 LACP 优先级是为了区分两端设备优先级的高低而配置的参数。LACP 模式下,两端设备所选择的活动接口必须保持一致,否则链路聚合组就无法建立。此时可以使其中一端具有更高的优先级,另一端根据高优先级的一端来选择活动接口即可。系统LACP 优先级值越小优先级越高。

    2、接口LACP 优先级

    接口 LACP 优先级是为了区别不同接口被选为活动接口的优先程度,优先级高的接口将优先被选为活动接口。接口LACP优先级值越小,优先级越高。

    3、成员接口间M:N 备份

    LACP 模式链路聚合由 LACP 确定聚合组中的活动和非活动链路,又称为 M:N模式,即 M 条活动链路与N 条备份链路的模式。这种模式提供了更高的链路可靠性,并且可以在M 条链中实现不同方式的负载均衡。

    如图所示,两台设备间有 M+N条链路,在聚合链路上转发流量时在 M 条链路上分担负载,即活动链路,不在另外的N 条链路转发流量,这 N条链路提供备份功能,即备份链路。此时链路的实际带宽为 M条链路的总和,但是能提供的最大带宽为 M+N 条链路的总和。

    当 M 条链路中有一条链路故障时,LACP 会从 N条备份链路中找出一条优先级高的可用链路替换故障链路。此时链路的实际带宽还是 M条链路的总和,但是能提供的最大带宽就变为M+N-1 条链路的总和。

    M:N 备份示意图

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    这种场景主要应用在只向用户提供 M条链路的带宽,同时又希望提供一定的故障保护能力。当有一条链路出现故障时,系统能够自动选择一条优先级最高的可用备份链路变为活动链路。

    如果在备份链路中无法找到可用链路,并且目前处于活动状态的链路数目低于配置的活动接口数下限阈值,那么系统将会把聚合接口关闭。

    LACP 模式实现原理:

    基于 IEEE802.3ad 标准的 LACP,链路聚合控制协议是一种实现链路动态聚合与解聚合的协议。

    LACP 通过链路聚合控制协议数据单元 LACPDU(LinkAggregation Control Protocol Data Unit)与对端交互信息。

    在 LACP 模式的 Eth-Trunk 中加入成员接口后,这些接口将通过发送 LACPDU向对端通告自己的系统优先级、 MAC 地址、接口优先级、接口号和操作Key 等信息。

    对端接收到这些信息后,将这些信息与自身接口所保存的信息比较以选择能够聚合的接口,双方对哪些接口能够成为活动接口达成一致,确定活动链路。

    LACPDU 报文详细信息如图所示。

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    LACP 模式 Eth-Trunk 建立的过程如下:

    1. 两端互相发送 LACPDU报文。如图所示,在 DeviceA 和 DeviceB上创建 Eth-Trunk 并配置为LACP 模式,然后向 Eth-Trunk中手工加入成员接口。此时成员接口上便启用了 LACP 协议,两端互发LACPDU报文。

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    2. 确定主动端和活动链路。

    如图所示,两端设备均会收到对端发来的 LACPDU报文。以 DeviceB 为例,当DeviceB收到 DeviceA发送的报文时,DeviceB 会查看并记录对端信息,并且比较系统优先级字段,如果 DeviceA 的系统优先级高于本端的系统优先级,则确定 DeviceA为 LACP主动端。

    选出主动端后,两端都会以主动端的接口优先级来选择活动接口,两端设备选择了一致的活动接口,活动链路组便可以建立起来,从这些活动链路中以负载分担的方式转发数据。

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    1)LACP 抢占

    使能LACP 抢占后,聚合组会始终保持高优先级的接口作为活动接口的状态。

    如图 所示,接口 port1、port2 和 port3为 Eth-Trunk 的成员接口,设备A 为主动端,活动接口数上限阈值为 2,三个接口的LACP 优先级分别为 10、20、 30。

    当通过LACP 协议协商完毕后,接口 port1和 port2 因为优先级较高被选作活动接口,port3 成为备份接口。

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    以下两种情况需要使能 LACP的抢占功能。port1 接口出现故障而后又恢复了正常。

    当接口 port1出现故障时被 port3所取代,如果在Eth-Trunk 接口下未使能抢占,则故障恢复时 port1将处于备份状态;如果使能了 LACP抢占,当 port1故障恢复时,由于接口优先级比 port3高,将重新成为活动接口, port3 再次成为备份接口。

    如果希望 port3 接口替换port1、 port2中的一个接口成为活动接口,可以配置 port3 的接口LACP 优先级较高,但前提条件是已经使能了 LACP抢占功能。

    如果没有使能LACP抢占功能,即使将备份接口的优先级调整为高于当前活动接口的优先级,系统也不会进行重新选择活动接口的过程,不切换活动接口。

    2)LACP抢占延时

    LACP抢占发生时,处于备用状态的链路将会等待一段时间后再切换到转发状态,这就是抢占延时。配置抢占延时是为了避免由于某些链路状态频繁变化而导致Eth-Trunk 数据传输不稳定的情况。

    如图所示, port1由于链路故障切换为非活动接口,此后该链路又恢复了正常。若系统使能了LACP抢占并配置了抢占延时, port1重新切换回活动状态就需要经过抢占延时的时间。

    3)活动链路与非活动链路切换

    LACP模式链路聚合组两端设备中任何一端检测到以下事件,都会触发聚合组的链路切换:

    • 链路Down事件。
    • 以太网OAM检测到链路失效。
    • LACP协议发现链路故障。
    • 接口不可用。
    • 在使能了LACP抢占前提下,更改备份接口的优先级高于当前活动接口的优先级。

    当满足上述切换条件其中之一时,按照如下步骤进行切换:

    1. 关闭故障链路。

    2. 从N条备份链路中选择优先级最高的链路接替活动链路中的故障链路。

    3. 优先级最高的备份链路转为活动状态并转发数据,完成切换。

    4)使用链路聚合进行负载分担

    数据流是指一组具有某个或某些相同属性的数据包。这些属性有源MAC地址、目的MAC地址、源IP地址、目的IP地址、TCP/UDP的源端口号、TCP/UDP的目的端口号等。

    在使用Eth-Trunk转发数据时,由于聚合组两端设备之间有多条物理链路,就会产生同一数据流的第一个数据帧在一条物理链路上传输,而第二个数据帧在另外一条物理链路上传输的情况。

    这样一来同一数据流的第二个数据帧就有可能比第一个数据帧先到达对端设备,从而产生接收数据包乱序的情况。

    为了避免这种情况的发生, Eth-Trunk采用逐流负载分担的机制,这种机制把数据帧中的地址通过HASH算法生成HASH-KEY值,然后根据这个数值在 Eth-Trunk转发表中寻找对应的出接口,不同的MAC或IP地址HASH得出的 HASH-KEY值不同,从而出接口也就不同,这样既保证了同一数据流的帧在同一条物理链路转发,又实现了流量在聚合组内各物理链路上的负载分担,即逐流的负载分担。

    逐流负载分担能保证包的顺序,但不能保证带宽利用率。

    负载分担的类型主要包括以下几种,用户可以根据具体应用选择不同的负载分担类型。

    • 根据报文的源 MAC地址进行负载分担;
    • 根据报文的目的 MAC地址进行负载分担;
    • 根据报文的源 IP地址进行负载分担;
    • 根据报文的目的 IP地址进行负载分担;
    • 根据报文的源 MAC地址和目的MAC地址进行负载分担;
    • 根据报文的源 IP地址和目的 IP地址进行负载分担;
    • 根据报文的 VLAN、源物理端口等对 L2、IPv4、IPv6 和 MPL报文进行增强型负载分担。
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  • 摘要:NIC Teaming与链路聚合技术的使用能够扩展网络设备和服务器的带宽,增加吞吐量,并在链路上实现冗余和负载均衡.论文介绍了NIC Teaming与链路聚合原理和技术,重点介绍NIC Teaming与链路聚合实验的设计与实现.实验...

    摘要:

    NIC Teaming与链路聚合技术的使用能够扩展网络设备和服务器的带宽,增加吞吐量,并在链路上实现冗余和负载均衡.论文介绍了NIC Teaming与链路聚合原理和技术,重点介绍NIC Teaming与链路聚合实验的设计与实现.实验证明,利用NIC Teaming与链路聚合技术可以扩展网络设备和服务器的带宽,增加吞吐量,并在链路上实现冗余和负载均衡,提高服务器可用性和可靠性. The use of NIC Teaming and Link Aggregation provides an efficient way to expand the bandwidth of network equipment and server, increase network throughput, and achieve redundancy and load balance on the link. This paper introduces the principle and technology of Teaming NIC and link aggregation, the design and implementation of NIC Teaming and Link Aggregation experi-mental are introduced. Experiments show that the use of NIC Teaming and the link aggregation technology can extend the network equipment and server bandwidth, increase network throughput, achieve redundancy and load balancing in link, improve server reliability and availability.

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  • 点击蓝字 关注我们原理概述在没有使用Eth-Trunk 前,百兆以太网的绞线在两个互连的网络设备间的带宽仅为100Mbits.若想达到更高的数据传输速率,则需要更换传输媒介,使用千兆光纤或升级成为千兆以太网。这样的解决...
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    原理概述

    在没有使用Eth-Trunk 前,百兆以太网的双绞线在两个互连的网络设备间的带宽仅为100Mbits.若想达到更高的数据传输速率,则需要更换传输媒介,使用千兆光纤或升级成为千兆以太网。这样的解决方案成本较高。如果采用Eth-Trunk 技术把多个接口捆绑在一起,则可以以较低的成本满足提高接口带宽的需求。例如,把3个100Mbit/s 的全双工接口捆绑在一起, 就可以达到300Mbit/s的最大带宽。

    Eth-Trunk是一种捆绑技术,它将多个物理接口捆绑成-一个逻辑接口,这个逻辑接口就称为Eth-Trunk接口,捆绑在- -起的每个物理接口称为成员接口。Eth-Trunk 只能由以太网链路构成。Trunk 的优势在于: 

    ■负载分担,在一个Eth-Trunk接口内,可以实现流量负载分担:

    ■提高可靠性,当某个成员接口连接的物理链路出现故障时,流量会切换到其他可用的链路上,从而提高整个Trunk链路的可靠性;

    ■增加带宽, Trunk接口的总带宽是各成员接口带宽之和。

    Eth-Trunk在逻辑上把多条物理链路捆绑等同于一条逻辑链路,对上层数据透明传输。所有Eth-Trunk中物理接口的参数必须一致,Eth-Trunk 链路两端要求一致的物理参数有: Eth-Trunk链路两端相连的物理接口类型、物理接口数量、物理接口的速率、物理接口的双工方式以及物理接口的流控方式。

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    实验内容

    本实验模拟企业网络环境。SI 和S2为企业核心交换机,PC-1 属于A部门终端设备,PC-2属于B部门终端设备。根据企业规划,SI 和S2之间线路原由一条光纤线路相连,但出于带宽和冗余角度考虑需要对其进行升级,可使用Eth-Trunk 实现此需求

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    实验拓扑

    配置Eth-Trunk链路聚合的拓扑如图5-3所示。

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    实验编址

    实验编址见表5-2.

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    MAC地址

    本实验的MAC地址见表5-3.

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    实验步骤

    1.基本配置

    根据实验编址表进行相应的基本配置,并使用ping命令检测各PC之间的连通性。

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    其余PC的连通性测试省略。

    由于本实验场景需要,首先要将S1与S2上互连的GE 0/02和GE 0/0/5接口关闭。

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    2.未配置Eth-Trunk时的现象验证

    在原有的网络环境中,公司在两台核心交换机间只部署了一条链路。但随着业务增长,数据量的增大,带宽出现了瓶颈,已经无法满足公司的业务需求,也无法实现冗余备份。考虑到以上问题,公司网络管理员决定通过增加链路的方式来提升带宽。原链路只有一条,带宽为1Gbit/s,在原有的网络基础上再增加一条链路, 将带宽增加到2Gbit/s.

    模拟链路增加,开启SI和S2.上的GE 0/02接口。

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    增加链路后,网络管理员考虑到,在该组网拓扑下,默认开启的STP协议一定会将其中一条链路阻塞掉。

    查看SI和S2的STP状态信息。

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    可以观察到S2的GE 0/0/2 接口处于丢弃状态。如果要实质性地增加SI和S2之间的带宽,显然单靠增加链路条数是不够的。生成树会阻塞多余接口,使得目前S1与S2之间的数据仍然仅通过GE 0/0/1接口传输。

    3.配置Eth-Trunk实现链路聚合(手工负载分担模式)

    通过上一步骤,发现仅靠简单增加互连的链路,不但无法解决目前带宽不够用的问

    题,还会在切换时带来断网的问题,显然是不合理的。此时网络管理员通过配置Eth-Trunk链路聚合来增加链路带宽,并可确保冗余链路。

    Eth-Trunk工作模式可以分为两种:

    ■手工负载分担模式:需要手动创建链路聚合组,并配置多个接口加入到所创建Eth-Trunk中:

    ■静态LACP模式:该模式通过LACP协议协商Eth-Trunk参数后自主选择活动接口。

    在SI和S2.上配置链路聚合,创建Et-Trunk 1接口,并指定为手工负载分担模式。

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    将S1和S2的GE 0/0/1和GE 0/0/2分别加入到Eth-Trunk 1接口.

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    配置完成后,使用display eth-trunk1命令查看S1和S2的Eth-Trunk 1接口状态。

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    可以观察到,SI 与S2的工作模式为NORMAL (手工负载分担方式),GE 0/0/1与GE 0/0/2接口已经添加到Eth-Trunk1中,并且处于UP状态。

    使用display interface eth-trunk1命令查看S2的Eth-Trunk 1接口信息。

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    可以現察到,目前垓接口的息帶寛,是GE 00n1和GE 00/2接ロ帶寛之和。

    査看S2接口的生成村状志。

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    可以观察到,S2 的2个接口被捆绑成一个Eth-Trunk 接口,并且该接口现在处于转发状态。

    使用ping命令持续测试,同时将S2的GE 0/0/1或者GE 0/0/2接口关闭模拟故障发生。

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    可以观察到,当链路故障发生时,链路立刻进行切换,数据包仅丢了一个,并且只要物理链路有一条是正常的,Eth-Trunk 接口就不会断开,仍然可以保证数据的转发。可见,Eth-Trunk在提高了带宽的情况下,也实现了链路冗余。模拟完成后将S2接口恢复。

    4.配置Eth-Trunk实现链路聚合(静态LACP模式)

    在上一节中,假设两条链路中的一条出现了 故障,只有一条链路正常工作的情况下无法保证带宽。现网络管理员为公司再部署-条链路作为备份链路, 并采用静态LACP模式配置Eth-Trunk 实现两条链路同时转发,-条链路备份,当其中一条转发链路出现问题时,备份链路可立即进行数据转发。开启S1与S2上的GE 0/0/5接口模拟增加了一条新链路。

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    在S1和S2.上的Eth-Trunk 1接口下,将工作模式改为静态LACP模式。

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    发现报错,此时需要将先前已经加入到Eth-Trunk接口下的物理接口先删除。

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    删除完成后,再在S1和S2.上的Eth-Trunk 1接口下,将工作模式改为静态LACP模式,并将S1和S2的GE 0/0/1. GE 0/0/2和GE 0/0/5接口分别加入到Eth-Trunk 1接口。

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    配置完成后,查看S1的Eth-Trunk 1接口状态。

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    可以观察到,3个接口默认都处于活动状态( Selected)。

    将S1的系统优先级从默认的32768改为100,使其成为主动端(值越低优先级越高),并按照主动端设备的接口来选择活动接口。两端设备选出主动端后,两端都会以主动端的接口优先级来选择活动接口。两端设备选择了-致的活动接口,活动链路组便可以建立起来,设置这些活动链路以负载分担的方式转发数据。

    配置完成后,查看S1的Eth-Trunk 1接口状态。

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    配置完成后,查看S1的Eth-Trunk 1接口状态。

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    可以观察到,已经将S1的LACP系统优先级改为100,而S2没修改,仍为默认值。

    在S1.上配置活动接口上限阈值为2。

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    在S1上配置接口的优先级确定活动链路。

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    配置接口的活动优先级将默认的32768改为100,目的是使GE 0/0/1和GE 0/0/2接口成为活动状态。

    配置完成后,查看S1的Eth-Trunk 1接口状态。

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    可以观察到,由于将接口的阈值改为2 (默认活动接口最大阈值为8),该Eth-Trunk接口下将只有两个成员处于活动状态,并且具有负载分担能力。而GE 0/0/5接口已处于不活动状态(Unselect), 该链路作为备份链路。当活动链路出现故障时,备份链路将会

    替代故障链路,保持数据传输的可靠性。

    将S1的GE 0/0/1接口关闭,验证Eth-Trunk链路聚合信息。

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    可以观察到,S1的GE 0/0/1接口已经处于不活动状态,而GE 0/0/5接口为活动状态。如果将S1的GE0/0/1接口开启后,又会恢复为活动状态,GE0/0/5则为不活动状态。至此,完成了整个Eth-Trunk的部署。

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    思考

    当接口数超出最大负载阈值时,剩余接口是否转发流量?

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  • bond可以将多块网卡虚拟成为一块网卡,让多块网卡聚合后,看起来是一个单独的以太网接口设备并具有相同的 IP 地址。既能添加网络带宽,同时又能做相应的冗余,轮询和负载均衡。 bond 网卡的工作模式 网卡 bond 后...

    bond简介

    1. bond可以两块网卡虚拟成为一块网卡,在网卡绑定后,看起来是一个单独的以太网接口设备并具有相同的 IP 地址。既能添加网络带宽,同时又能做相应的冗余,轮询和负载均衡。
    2. bond 网卡的工作模式
      网卡 bond 后的工作模式有两种:主备的工作方式和负载均衡方式。
      在主备模式下 , 主网卡 eth0 工作,eth1 作为备用网卡不工作,当一个网络接口失效时 ( 例如主交换机断电等 ),为了保证网络服务正常运行,系统会按照配置指定的网卡顺序启动工作,保证机器仍能对外服务,起到了失效保护的功能。
      在负载均衡工作模式下,此时两块网卡都正常工作,它能提供两倍的带宽,若出现一块网卡失效,仅仅只是服务器出口带宽下降,不会影响网络使用。
      Linux中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网络服务。

    bond的active-backup模式配置
    ###1. 命令方式配置

    1. 给虚拟机添加两块网卡,这两块网卡eth0和eth1没有做配置
      在这里插入图片描述

    2. 添加链接,建立bond的网络接口:bond0

    nmcli connection add con-name bond0 ifname bond0 mode active-backup ip4 172.25.254.xxx/24
    

    在这里插入图片描述

    ###查看是否添加成功ifconfig

    在这里插入图片描述
    此时会多一个bond0的网卡,这即是建立的多网卡绑定后的接口

    也可以通过命令cat /proc/net/bonding/bond0查看

    在这里插入图片描述
    3.新建的bond0能否正常使用测试:
    我们用另一台网络位相同的主机去ping该网卡的IP地址
    在这里插入图片描述

    可以看到此时是不能ping通的,因为这只是我们建立的绑定双网卡后的网络接口,没有添加在在真实的物理网卡上,bond0无法正常使用

    1. 添加真实网卡设备
    nmcli connection add con-name eth0 ifname eth0 type bond-slave master bond0
    

    在这里插入图片描述

    在这里插入图片描述

    nmcli connection add con-name eth1 ifname eth1 type bond-slave master bond0
    

    在这里插入图片描述

    在这里插入图片描述

    ###再去用另一台主机ping bond0的IP地址,网络已经可以到达。

    在这里插入图片描述

    因为bond的模式为active-backup,当一块网卡不能正常工作时,另一块网卡将会接替工作,保证网络服务正常。
    5. 我们将eth0网卡down掉,ifconfig eth0 down
    在这里插入图片描述

    ###网络服务还是可以正常工作,不会中断
    在这里插入图片描述

    同样我们打开eth0,将eth1网卡down掉,ifconfig eth1 down
    在这里插入图片描述

    ###网络仍然处于正常状态。
    在这里插入图片描述

    当一个网络接口失效时,为了保证网络服务正常运行,备用网卡启动工作,保证机器仍能对外服务,起到了失效保护的功能。

    ###2. 文本方式配置

    1. 编辑配置文件创建bond0
    vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-bond0
    

    配置文件内容如下:

    DEVICE=bond0
    ONBOOT=yes
    BOOTPROTO=none
    IPADDR=172.25.254.115
    NETMASK=255.255.255.0
    TYPE=bond0
    BONDING_opts=mode=active-backup
    

    退出保存,重启网络,bond0成功建立
    在这里插入图片描述

    1. 编辑配置子网卡文件:
    vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth0
    

    第一块子网卡配置文件内容如下:

    DEVICE=eth0
    ONBOOT=yes
    BOOTPROTO=none
    MASTER=bond0
    
    vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth1
    

    第二块子网卡配置文件内容如下:

    DEVICE=eth1
    ONBOOT=yes
    BOOTPROTO=none
    MASTER=bond0
    

    查看bond0相关配置

    cat /proc/net/bonding/bond0
    

    在这里插入图片描述

    ###测试:
    将eth0网卡down掉,ifconfig eth0 down
    在这里插入图片描述

    在这里插入图片描述
    ###网络服务正常,不会中断

    我们打开eth0,将eth1网卡down掉,ifconfig eth1 down

    在这里插入图片描述

    在这里插入图片描述

    ###网络服务仍然正常进行

    ###删除bond0

    nmcli connection delete bond0 	###删除双网卡绑定接口
    nmcli connection delete eth0	###删除子网卡eth0
    nmcli connection delete eth1	###删除子网卡eth1
    
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空空如也

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双设备双链路聚合