什么？网卡也能假造化？

 01 macvlan 简介

前面的文章讲过了几种 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 ，相当于物理网卡施展了 多重影分身之术 ，由一个变多个。

02 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 

如果第一个命令报错，或者第二个命令没有返回，说明当前系统不支持 macvlan，需要升级内核。

macvlan 这种技术听起来有点像 VLAN，但它们的实现机制是完全不一样的。macvlan 子接口和原来的主接口是完全独立的，可以单独配置 MAC 地址和 IP 地址，而 VLAN 子接口和主接口共用相同的 MAC 地址。VLAN 用来划分广播域，而 macvlan 共享同一个广播域。

通过不同的子接口，macvlan 也能做到流量的隔离。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。

03 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 port aggregator) 模式
• bridge 模式
• passthru 模式

默认使用的是 vepa 模式。

3.1 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。

3.2 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。

3.3 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。

3.4 passthru

这种模式，只允许单个子接口连接主接口，且必须设置成混杂模式，一般用于子接口桥接和创建 VLAN 子接口的场景。

3.5 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。

04 实践

在 Linux 系统下，创建 macvlan 的命令形式如下：

ip link add link DEVICE name NAME type { macvlan | macvtap } mode { private | vepa | bridge | 
 
passthru [ nopromisc ] } 

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：

在我的系统中，以接口 enp0s8 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，测试连通性。

# 创建两个 macvlan 子接口  
ip link add link enp0s8 dev mac1 type macvlan mode bridge 
ip link add link enp0s8 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 192.168.56.122/24 dev mac1 
ip netns exec ns1 ip l s mac1 up 
ip netns exec ns1 ip a a 192.168.56.123/24 dev mac2 
ip netns exec ns2 ip l s mac2 up 

注： enp0s8 的 IP 是 192.168.56.110/24，配置的子接口 IP 也必须是同一网段的。

（编辑：河北网）

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