摘要：通過不同的子接口，也能做到流量的隔離。會根據(jù)收到包的目的地址判斷這個包需要交給哪個虛擬網卡，虛擬網卡再把包交給上層的協(xié)議棧處理?？偨Y是一種網卡虛擬化技術，能夠將一張網卡虛擬出多張網卡。

本文首發(fā)于我的公眾號 cloud_dev，專注于干貨分享，號內有大量書籍和視頻資源，后臺回復「1024」即可領取，歡迎大家關注，二維碼文末可以掃。

前面的文章講過了幾種 Linux 虛擬網絡設備：tap/tun、veth-pair、bridge，它們本質上是 Linux 系統(tǒng) 提供的網絡虛擬化解決方案，今天要講的 macvlan 也是其中的一種，準確說這是一種網卡虛擬化的解決方案。因為 macvlan 這種技術能將 一塊物理網卡虛擬成多塊虛擬網卡 ，相當于物理網卡施展了 多重影分身之術 ，由一個變多個。

macvlan 是 Linux kernel 支持的新特性，支持的版本有 v3.9-3.19 和 4.0+，比較穩(wěn)定的版本推薦 4.0+。它一般是以內核模塊的形式存在，我們可以通過以下方法判斷當前系統(tǒng)是否支持：

# modprobe macvlan
# lsmod | grep macvlan
macvlan                24576  0

如果第一個命令報錯，或者第二個命令沒有返回，說明當前系統(tǒng)不支持 macvlan，需要升級內核。

macvlan 這種技術聽起來有點像 VLAN，但它們的實現(xiàn)機制是完全不一樣的。macvlan 子接口和原來的主接口是完全獨立的，可以多帶帶配置 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 用來劃分廣播域，而 macvlan 共享同一個廣播域。

通過不同的子接口，macvlan 也能做到流量的隔離。macvlan 會根據(jù)收到包的目的 MAC 地址判斷這個包需要交給哪個虛擬網卡，虛擬網卡再把包交給上層的協(xié)議棧處理。

根據(jù) macvlan 子接口之間的通信模式，macvlan 有四種網絡模式：

private 模式

vepa(virtual ethernet port aggregator) 模式

bridge 模式

passthru 模式

默認使用的是 vepa 模式。

這種模式下，同一主接口下的子接口之間彼此隔離，不能通信。即使從外部的物理交換機導流，也會被無情地丟掉。

這種模式下，子接口之間的通信流量需要導到外部支持 802.1Qbg/VPEA 功能的交換機上（可以是物理的或者虛擬的），經由外部交換機轉發(fā)，再繞回來。

注：802.1Qbg/VPEA 功能簡單說就是交換機要支持 發(fā)夾（hairpin） 功能，也就是數(shù)據(jù)包從一個接口上收上來之后還能再扔回去。

這種模式下，模擬的是 Linux bridge 的功能，但比 bridge 要好的一點是每個接口的 MAC 地址是已知的，不用學習。所以，這種模式下，子接口之間就是直接可以通信的。

這種模式，只允許單個子接口連接主接口，且必須設置成混雜模式，一般用于子接口橋接和創(chuàng)建 VLAN 子接口的場景。

和 macvlan 相似的技術還有一種是 mactap。和 macvlan 不同的是，mactap 收到包之后不是交給協(xié)議棧，而是交給一個 tapX 文件，然后通過這個文件，完成和用戶態(tài)的直接通信。

在 Linux 系統(tǒng)下，創(chuàng)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，多帶帶使用 macvlan 毫無意義，一般都是結合 VM 和容器來構建網絡。下面我們就簡單使用 namespace 來看看 Linux 是怎么使用 macvlan 的。

實驗拓撲如下：

在我的系統(tǒng)中，以接口 enp0s8 為例創(chuàng)建兩個 macvlan 子接口（使用 bridge 模式），配置 IP 并將其掛到兩個 namespace 中，測試連通性。

# 創(chuàng)建兩個 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

# 創(chuàng)建兩個 namespace
ip netns add ns1
ip netns add ns2

# 將兩個子接口分別掛到兩個 namespace 中
ip link set mac1 netns ns1
ip link set mac2 netns ns2

# 配置 IP 并啟用
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 也必須是同一網段的。

完了兩個子接口 ping 一下：

root@ubuntu:~# ip netns exec ns1 ip a show mac1
9: mac1@if3:  mtu 1500 qdisc noqueue state UNKNOWN group default qlen 1
    link/ether 2e:6e:d9:08:c5:05 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netnsid 0
    inet 192.168.56.122/24 scope global mac1
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::2c6e:d9ff:fe08:c505/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever
root@ubuntu:~# ip netns exec ns1 ping 192.168.56.123
PING 192.168.56.123 (192.168.56.123) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 192.168.56.123: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.052 ms
64 bytes from 192.168.56.123: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.028 ms
^C
--- 192.168.56.123 ping statistics ---
2 packets transmitted, 2 received, 0% packet loss, time 1000ms
rtt min/avg/max/mdev = 0.028/0.040/0.052/0.012 ms

可以看到，能夠 ping 通，如果把上面的 mode 換成其他模式就行不通了，這個就留給大家去實驗了（默認是 vepa 模式）。

另外，在 docker 中，macvlan 是一種較為重要的跨主機網絡模型，這塊的內容就留作下篇文章再做講解了。

macvlan 是一種網卡虛擬化技術，能夠將一張網卡虛擬出多張網卡。

macvlan 的四種通信模式，常用模式是 bridge。

思考一下：

macvlan bridge 和 bridge 的異同點

還有一種類似的技術，多張?zhí)摂M網卡共享相同 MAC 地址，但有獨立的 IP 地址，這是什么技術？

這兩個問題大家可以留言互動一下。

我的公眾號 cloud_dev，號內有大量書籍和視頻資源，后臺回復「1024」即可領取，分享的內容包括但不限于云計算虛擬化、容器、OpenStack、K8S、霧計算、網絡、工具、SDN、OVS、DPDK、Linux、Go、Python、C/C++編程技術等內容，歡迎大家關注。