Linux 虚拟网络设备详解之 “vRouter”

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这篇文章继上篇文章 Linux 虚拟网络设备详解之 Bridge,上篇发表之后,有读者问我这样一个问题:

我的回答基本上是一句废话,因为只要你知道点网络的基础知识,肯定知道这种情况要走三层路由。

但知道归知道,不实践永远不知道自己是不是真的知道(有点绕),我相信那位读者也是希望我能讲讲这其中具体是怎么路由的,今天这篇文章就来说说这个。

Linux 本身就是一台路由器

前面的文章我们学习了多种虚拟的网络设备,包括网卡、交换机等,也了解了怎么用工具来操作这些设备,那么,回到今天的主题,路由器有没有对应的虚拟设备,能不能也用相关工具来操作呢,这个答案如果要深究的话,也是有的,比如 OpenStack 的 DVR、一些开源的虚拟路由器实现等等。

不过我们不做那么深究的讨论,简化问题,Linux 系统实际上没有实现相关的虚拟路由器设备,自然也没有工具可以操作路由器,因为 Linux 本身就是一台路由器。(这也是我文章的标题对 vRouter 打双引号的原因)

Linux 提供一个开关来操作路由功能,就是 /proc/sys/net/ipv4/ip_forward,默认这个开关是关的,打开只需:

echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward

但这种打开方式只是临时的,如果要一劳永逸,可以修改配置文件 /etc/sysctl.conf,添加或修改项 net.ipv4.ip_forward 为:

net.ipv4.ip_forward = 1

即可。

实践

为了降低大家实践的难度,我们就不创建虚拟机了,直接使用 namespace,一条 ip 命令就可以搞定所有的操作。

我们按照下面的图示进行操作(NS1 和 NS2 分布在不同网段):

创建两个 namespace:

ip netns add ns1
ip netns add ns2

创建两对 veth-pair,一端分别挂在两个 namespace 中:

ip link add v1 type veth peer name v1_r
ip link add v2 type veth peer name v2_r

ip link set v1 netns ns1
ip link set v2 netns ns2

分别给两对 veth-pair 端点配上 IP 并启用:

ip a a 10.10.10.1/24 dev v1_r
ip l s v1_r up
ip a a 10.10.20.1/24 dev v2_r
ip l s v2_r up

ip netns exec ns1 ip a a 10.10.10.2/24 dev v1
ip netns exec ns1 ip l s v1 up
ip netns exec ns2 ip a a 10.10.20.2/24 dev v2
ip netns exec ns2 ip l s v2 up

验证一下: v1 ping v2,结果不通。

看下 ip_forward 的值:

[root@by ~]# cat /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
0

没开路由怎么通,改为 1 再试,还是不通。

看下 ns1 的路由表:

[root@by ~]# ip netns exec ns1 route -n
Kernel IP routing table
Destination     Gateway         Genmask         Flags Metric Ref    Use Iface
10.10.10.0      0.0.0.0         255.255.255.0   U     0      0        0 v1

只有一条直连路由,没有去往 10.10.20.0/24 网段的路由,怎么通?那就给它配一条:

[root@by ~]# ip netns exec ns1 route add -net 10.10.20.0 netmask 255.255.255.0 gw 10.10.10.1

[root@by ~]# ip netns exec ns1 route -n
Kernel IP routing table
Destination     Gateway         Genmask         Flags Metric Ref    Use Iface
10.10.10.0      0.0.0.0         255.255.255.0   U     0      0        0 v1
10.10.20.0      10.10.10.1      255.255.255.0   UG    0      0        0 v1

同理也给 ns2 配上去往 10.10.10.0/24 网段的路由。

最后再 ping,成功了!

[root@by ~]# ip netns exec ns1 ping 10.10.20.2
PING 10.10.20.2 (10.10.20.2) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 10.10.20.2: icmp_seq=1 ttl=63 time=0.071 ms
64 bytes from 10.10.20.2: icmp_seq=2 ttl=63 time=0.070 ms
^C
--- 10.10.20.2 ping statistics ---
2 packets transmitted, 2 received, 0% packet loss, time 1000ms
rtt min/avg/max/mdev = 0.070/0.070/0.071/0.008 ms

总结

Linux 本身是一台路由器。

上面的实验使用 namespace 效果和使用虚拟机是一样的,关键是知道有这个功能,知道怎么用就差不多了。


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