Linux 虚拟网卡技术：Macvlan

 1. Macvlan 简介

在 Macvlan 出现之前，我们只能为一块以太网卡添加多个 IP 地址，却不能添加多个 MAC 地址，因为 MAC 地址正是通过其全球唯一性来标识一块以太网卡的，即便你使用了创建 ethx:y 这样的方式，你会发现所有这些“网卡”的 MAC 地址和 ethx 都是一样的，本质上，它们还是一块网卡，这将限制你做很多二层的操作。有了 Macvlan 技术，你可以这么做了。

Macvlan 允许你在主机的一个网络接口上配置多个虚拟的网络接口，这些网络 interface 有自己独立的 MAC 地址，也可以配置上 IP 地址进行通信。Macvlan 下的虚拟机或者容器网络和主机在同一个网段中，共享同一个广播域。Macvlan 和 Bridge 比较相似，但因为它省去了 Bridge 的存在，所以配置和调试起来比较简单，而且效率也相对高。除此之外，Macvlan 自身也完美支持 VLAN。

同一 VLAN 间数据传输是通过二层互访，即 MAC 地址实现的，不需要使用路由。不同 VLAN 的用户单播默认不能直接通信，如果想要通信，还需要三层设备做路由，Macvlan 也是如此。用 Macvlan 技术虚拟出来的虚拟网卡，在逻辑上和物理网卡是对等的。物理网卡也就相当于一个交换机，记录着对应的虚拟网卡和 MAC 地址，当物理网卡收到数据包后，会根据目的 MAC 地址判断这个包属于哪一个虚拟网卡。这也就意味着，只要是从 Macvlan 子接口发来的数据包(或者是发往 Macvlan 子接口的数据包)，物理网卡只接收数据包，不处理数据包，所以这就引出了一个问题：本机 Macvlan 网卡上面的 IP 无法和物理网卡上面的 IP 通信!关于这个问题的解决方案我们下一节再讨论。

我们先来看一下 Macvlan 技术的流程示意图：

简单来说，Macvlan 虚拟网卡设备是寄生在物理网卡设备上的。发包时调用自己的发包函数，查找到寄生的物理设备，然后通过物理设备发包。收包时，通过注册寄生的物理设备的 rx_handler 回调函数，处理数据包。

2. Macvlan vs Bridge

说到 Macvlan，就不得不提 Bridge，因为你可以把 Macvlan 看成一个简单的 Bridge。但他们之间还是有很大的区别的。

Bridge

Bridge 实际上就是一种旧式交换机，他们之间并没有很大的差别。Bridge 与交换机的区别在与市场，而不在与技术。交换机对网络进行分段的方式与 Bridge 相同，交换机就是一个多端口的网桥。确切地说，高端口密度的 Bridge 就称为局域网交换机。

Bridge 有以下特点：

• Bridge 是二层设备，仅用来处理二层的通讯。
• Bridge 使用 MAC 地址表来决定怎么转发帧(Frame)。
• Bridge 会从 host 之间的通讯数据包中学习 MAC 地址。
• 可以是硬件设备，也可以是纯软件实现(例如：Linux Bridge)。

以下是一个在 Linux 主机上，多个 VM 使用 bridge 相互通讯的状况：

Linux 主机中可以通过命令行工具 brctl 来查看 Bridge 的配置，该工具可以通过安装软件包 bridge-utils 来获得。

$ brctl show 
 
bridge name  bridge id          STP enabled  interfaces 
br0          8000.080006ad34d1  no           eth0 
                                             veth0 
br1          8000.080021d2a187  no           veth1 
                                             veth2 

Bridge 有可能会遇到二层环路，如有需要，你可以开启 STP 来防止出现环路。

Macvlan

Macvlan 有以下特点：

• 可让使用者在同一张实体网卡上设定多个 MAC 地址。
• 承上，带有上述设定的 MAC 地址的网卡称为子接口(sub interface);而实体网卡则称为父接口(parent interface)。
• parent interface 可以是一个物理接口(eth0)，可以是一个 802.1q 的子接口(eth0.10)，也可以是 bonding 接口。
• 可在 parent/sub interface 上设定的不只是 MAC 地址，IP 地址同样也可以被设定。
• sub interface 无法直接与 parent interface 通讯 (带有 sub interface 的 VM 或容器无法与 host 直接通讯)。
• 承上，若 VM 或容器需要与 host 通讯，那就必须额外建立一个 sub interface 给 host 用。
• sub interface 通常以 mac0@eth0 的形式来命名以方便区別。

（编辑：淮北站长网）

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