Link Aggregation/Bonding: Unterschied zwischen den Versionen

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Als Gegenstelle verwenden wir den Switch eines Intel Modular Servers. Eth0 und eth1 des Servers sind mit den LAN-Ports 1 und 2 am Modular Server Switch verbunden. Diese beide LAN-Ports sind für die Link Aggregation konfiguriert. Details dazu siehe [[Link Aggregation beim Modular Server]] und [[Link Aggregation Lastverteilung Test Modular Server Switch]].
Als Gegenstelle verwenden wir den Switch eines Intel Modular Servers. Eth0 und eth1 des Servers sind mit den LAN-Ports 1 und 2 am Modular Server Switch verbunden. Diese beide LAN-Ports sind für die Link Aggregation konfiguriert. Details dazu siehe [[Link Aggregation beim Modular Server]] und [[Link Aggregation Lastverteilung Test Modular Server Switch]].
= Linux Network Bonding =
If you have a few years of experience in the Linux ecosystem, and you’re interested in sharing that experience with the community, have a look at our Contribution Guidelines.
=== Overview ===
Modern hardware offers multiple network interfaces. However, we need appropriate means to use them effectively. An available way is to bind together existing connections, so the system recognizes them as one. In this way, we increase redundancy or throughput.
In this tutorial, we’ll learn how to use popular network services to create network bonding.
=== Prerequisites ===
Let’s notice that we can bind connections in many ways. Here, we’ll use the active-backup mode with two slave connections. With this setup, we increase redundancy, as the backup connection is activated when the primary fails.
Further, we need the Linux kernel to manage network bonding. So, let’s check if the bonding kernel module is available with lsmod:
$ lsmod | grep bond
bonding              196608  0
If it isn’t the case, we need to load it with modprobe:
$ sudo modprobe bonding
Next, we need at least two network interfaces. So, we’re going to use a virtual Linux system in the Oracle VM VirtualBox Manager. Subsequently, we’ll provide two NAT interfaces to simulate hardware ethernet cards.
Throughout this article, we’ll be working with Lubuntu 22.04 LTS with the kernel version 5.15.0-46-generic inside VirtualBox 6.1 on Windows 10.
Now, let’s check network interfaces with lshw:
$ sudo lshw -short -c network
[sudo] password for joe:
H/W path            Device      Class      Description
=======================================================
/0/100/3            enp0s3      network    82540EM Gigabit Ethernet Controller
/0/100/8            enp0s8      network    82540EM Gigabit Ethernet Controller
So, we have two virtual ethernet cards – enp0s3 and enp0s8.
=== Bonding With NetworkManager ===
Let’s use the NetworkManager service to manage network connections. Usually, this tool is available out of the box in most Linux distributions. First, let’s check if it’s running with systemctl:
$ systemctl status NetworkManager
● NetworkManager.service - Network Manager
      Loaded: loaded (/lib/systemd/system/NetworkManager.service; enabled; ve>
      Active: active (running) since Sat 2022-09-03 14:57:17 CEST; 14min ago
  # ...
If necessary, we should install NetworkManager from the network-manager package.
=== Using nmtui ===
nmtui is a text user interface to configure NetworkManager. So, let’s start it and go to Edit a connection menu. Then we’re going to create a new connection with Add. Finally, let’s select Bond:
screen
Then, let’s set the profile name and the device’s name – nm-bond:
screen01
Now, let’s provide a slave connection with Add and create an Ethernet connection:
screen02
Subsequently, in the next panel, we should use one of enp0s3 or enp0s8 devices:
screen03
Finally, let’s choose Active-backup as Mode. Then we’ll be asked to specify the primary slave interface – enp0s3:
screen06
=== Checking Configuration ===
Let’s reboot the system and check the links:
$ ip link
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN mode DEFAULT group default qlen 1000
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
2: enp0s3: <BROADCAST,MULTICAST,SLAVE,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc fq_codel master nm-bond state UP mode DEFAULT group default qlen 1000
    link/ether 6a:23:45:28:ac:0f brd ff:ff:ff:ff:ff:ff permaddr 08:00:27:42:6c:e3
3: enp0s8: <BROADCAST,MULTICAST,SLAVE,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc fq_codel master nm-bond state UP mode DEFAULT group default qlen 1000
    link/ether 6a:23:45:28:ac:0f brd ff:ff:ff:ff:ff:ff permaddr 08:00:27:fa:13:16
4: nm-bond: <BROADCAST,MULTICAST,MASTER,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UP mode DEFAULT group default qlen 1000
    link/ether 6a:23:45:28:ac:0f brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
So we can find out that the bonding is working with two slaves. Moreover, let’s notice that the MAC address of all three interfaces is the same.
Now let’s check the bonding configuration in the /proc/net/bonding/nm-bond file:
$ cat /proc/net/bonding/nm-bond
Ethernet Channel Bonding Driver: v5.15.0-47-generic           
                                                               
Bonding Mode: fault-tolerance (active-backup)                 
Primary Slave: enp0s3 (primary_reselect always)               
Currently Active Slave: enp0s3                                 
MII Status: up                                                 
MII Polling Interval (ms): 100                                 
Up Delay (ms): 0                                               
Down Delay (ms): 0                                             
Peer Notification Delay (ms): 0                               
                                                               
Slave Interface: enp0s3                                       
MII Status: up                                                 
Speed: 1000 Mbps                                               
Duplex: full
Link Failure Count: 0
Permanent HW addr: 08:00:27:42:6c:e3
Slave queue ID: 0
Slave Interface: enp0s8
MII Status: up
Speed: 1000 Mbps
Duplex: full
Link Failure Count: 0
Permanent HW addr: 08:00:27:fa:13:16
Slave queue ID: 0
We can find that the currently used slave link is enp0s3. In addition, the Permanent HW addr contains the MAC address of each slave interface before bonding.
=== Bonding Connection in Action ===
Let’s check how the redundancy bonding works. First, let’s ping through nm-bond:
$ ping -c 10 -I nm-bond www.baeldung.com
PING www.baeldung.com (172.66.40.248) from 10.0.2.15 nm-bond: 56(84) bytes of data.           
# ...
--- www.baeldung.com ping statistics ---
10 packets transmitted, 10 received, 0% packet loss, time 9014ms
rtt min/avg/max/mdev = 14.011/14.650/15.156/0.453 ms
In addition, let’s check the active interface:
$ cat /sys/class/net/nm-bond/bonding/active_slave
enp0s3
Next, let’s just turn down the active slave enp0s3:
$ sudo ip link set enp0s3 down
Then, let’s ping again:
$ ping -c 10 -I nm-bond www.baeldung.com
PING www.baeldung.com (172.66.40.248) from 10.0.2.15 nm-bond: 56(84) bytes of data.
# ...
--- www.baeldung.com ping statistics ---
10 packets transmitted, 9 received, 10% packet loss, time 9014ms
rtt min/avg/max/mdev = 13.863/14.618/15.177/0.414 ms
So we see that the connection works. Finally, let’s make sure that the bond interface has switched to enp0s8:
$ cat /sys/class/net/nm-bond/bonding/active_slave
enp0s8
=== Bonding With systemd-networkd ===
Instead of NetworkManager, we can use the systemd-networkd service. Assuming that we have NetworkManager working, we need to disable it:
$ systemctl disable NetworkManager
Subsequently, let’s enable systemd-networkd:
$ systemctl enable systemd-networkd
In addition, we should check if the NetworkManager-wait-online service is in use:
$ systemctl status NetworkManager-wait-online
If so, let’s disable it:
$ systemctl disable NetworkManager-wait-online
and enable its networkd counterpart:
$ systemctl enable systemd-networkd-wait-online
=== Configure systemd-networkd ===
We can provide configuration files in the /etc/systemd/network folder. Therein, files with the network extension describe the connections, while the file with netdev extension contains the bonding configuration.
Let’s notice that the files are parsed in alphabetic order. So per convention, we should start their names with numbers.
Now, let’s review the setup:
$ ls -1 /etc/systemd/network
10-nd-bond.network
20-enp0s3.network
20-nd-bond.netdev
30-enp0s8.network
99-dhcp.network
First, let’s look into the bond device:
$ cat 20-nd-bond.netdev
[NetDev]
Name=nd-bond
Kind=bond
[Bond]
Mode=active-backup
PrimaryReselectPolicy=always
MIIMonitorSec=1s
So in the NetDev section, we define the type and name of the device. Next, we add the device’s details in the Bond section.
Now let’s examine the bond connection:
$ cat 10-nd-bond.network
[Match]
Name=nd-bond
[Network]
DHCP=yes
Let’s notice that the Name field in the Match section indicates that this configuration applies to the bonding device. Subsequently, the Network section says that we use DHCP.
Further, let’s move to the enslaved connections enp0s3 and enp0s8:
$ cat 20-enp0s3.network
[Match]
Name=enp0s3
[Network]
Bond=nd-bond
PrimarySlave=true
As before, the Match section says which interface this file refers to. Next, we provide the bonding device name in the Network section. Finally, we make enp0s3 the primary slave.
Similarly, for enp0s8, we have:
$ cat 30-enp0s8.network
[Match]
Name=enp0s8
[Network]
Bond=nd-bond
Finally, the 99-dhcp.network contains the fallback setup for any connection whose name matches the enp0* pattern:
$ cat 99-dhcp.network
[Match]
Name=enp0*
[Network]
DHCP=yes
=== Checking the networkd Service ===
Now let’s reboot the computer and check the service status with networkctl:
$ networkctl
IDX LINK    TYPE    OPERATIONAL SETUP
  1 lo      loopback carrier    unmanaged
  2 enp0s3  ether    enslaved    configured
  3 enp0s8  ether    enslaved    configured
  4 nd-bond bond    routable    configured
 
4 links listed
So we see that enp0s3 and enp0s8 are enslaved, and the nd-bond link is routable.
Further, let’s disable one slave link, e.g., enp0s8:
$ sudo ip link set enp0s8 down
and check the status again:
$ networkctl
IDX LINK    TYPE    OPERATIONAL      SETUP
  1 lo      loopback carrier          unmanaged
  2 enp0s3  ether    enslaved        configured
  3 enp0s8  ether    off              configured
  4 nd-bond bond    degraded-carrier configured
4 links listed.
Let’s notice the degraded-carrier operational status, which indicates that one of the bonded links is out of use.
=== netplan ===
With the netplan command, we can write down the network configuration in a YAML file. netplan doesn’t manage interfaces on its own. Instead, it supplies a renderer with an appropriate configuration. Furthermore, as a renderer, we can use NetworkManager or systemd-networkd.
=== Configuration ===
Let’s create the networkd-bond.yaml file and copy it to the /etc/netplan folder:
$ cat /etc/netplan/networkd-bond.yaml
# Let network manage bond connection on this system
network:
  version: 2
  renderer: networkd
  ethernets:
    enp0s3: {}
    enp0s8: {}
  bonds:
    np-bond:
      dhcp4: yes
      interfaces:
          - enp0s3
          - enp0s8
      parameters:
          mode: active-backup
          primary: enp0s3
Let’s notice the ethernets section, which contains empty YAML maps enp0s3 and enp0s8, just to inform netplan about these interfaces.
=== Application and Validation ===
Now let’s apply the new bonding configuration:
$ sudo netplan apply
Then, let’s check connections with networkctl:
$ networkctl
IDX LINK    TYPE    OPERATIONAL SETUP
  1 lo      loopback carrier    unmanaged
  2 enp0s3  ether    enslaved    configured
  3 enp0s8  ether    enslaved    configured
  4 nd-bond bond    no-carrier  configuring
  5 np-bond bond    routable    configured
5 links listed.
Let’s notice that the previous link, nd-bond is down. Instead, the new np-bond is up and working. So, let’s check its details:
$ cat /proc/net/bonding/np-bond
Ethernet Channel Bonding Driver: v5.15.0-46-generic
Bonding Mode: fault-tolerance (active-backup)
Primary Slave: enp0s3 (primary_reselect always)
# ...
Slave Interface: enp0s8
# ...
Slave Interface: enp0s3
# ...
=== Conclusion ===
In this article, we learned how to bind together internet interfaces. First, we shortly presented the network bonding. Then, we created a bonding interface with NetworkManager and networkd services. Next, we learned how to check the bonding setup and activity.
Finally, we introduced netplan, which translated the YAML configuration into configurations applicable to both of these services.

Version vom 29. Januar 2023, 20:06 Uhr

topic kurze Beschreibung

Beschreibung

Failover und Hochverfügbarkeit

Netzwerkbindung auf einem Linux-Server konfigurieren
  • In einer Windows-Umgebung wird Network Bonding als Network Teaming bezeichnet
    • dies ist eine Funktion, die jeder Serverarchitektur hilft, Hochverfügbarkeit und Failover in Szenarien zu gewährleisten, in denen eines der wichtigsten Ethernet-Kabel eine Fehlfunktion hat oder falsch konfiguriert ist.
Best Practice
  • wenn Sie einen Server für Produktionszwecke einrichten.
  • Obwohl diese Funktion in einer Linux-Umgebungskonfiguration durchgeführt werden kann, müssen Sie dies jedoch zuerst mit Ihrem Netzwerkadministrator klären, um sicherzustellen, dass die mit Ihrem Server verbundenen Switches Unterstützung für die Netzwerkbindung bieten.

Verfügbaren Modi

Es gibt mehrere Bindungsmodi, die Sie in Ihrer Serverumgebung implementieren können.

Option Beschreibung
Balance-rr Dieser Modus bietet Lastausgleich und Fehlertoleranz (Failover) über die Round-Robin-Richtlinie. Bedeutet, dass es Pakete in sequentieller Reihenfolge vom ersten verfügbaren Slave bis zum letzten sendet.
Active-Backup Dieser Modus bietet Fehlertoleranzfunktionen über die Active-Backup-Richtlinie. Das bedeutet, dass nach dem Auflegen des Bonding-Ethernet nur noch 1 der Ethernet-Slaves aktiv ist. Der andere Ethernet-Slave wird nur dann aktiv, wenn und nur wenn der aktuell aktive Slave nicht aktiv ist. Wenn Sie diesen Modus wählen, werden Sie feststellen, dass die Bonding-MAC-Adresse von außen auf nur einem Netzwerkadapter sichtbar ist. Dies dient dazu, eine Verwechslung des Schalters zu vermeiden.
Balance-xor Dieser Modus bietet Lastausgleich und Fehlertoleranz. Es überträgt basierend auf der ausgewählten Sende-Hash-Richtlinie. Alternative Übertragungsrichtlinien können über die Option xmit_hash_policy ausgewählt werden.
Broadcast Dieser Modus bietet nur Fehlertoleranz. Es überträgt alles auf allen Slave-Ethernet-Schnittstellen.
802.3ad Dieser Modus bietet Lastausgleich und Fehlertoleranz. Es wird eine Aggregationsgruppe erstellt, die die gleichen Geschwindigkeits- und Duplexeinstellungen hat. Es nutzt alle Slave-Ethernet-Schnittstellen im aktiven Aggregator und basiert auf der 802.3ad-Spezifikation. Um diesen Modus zu implementieren, muss das Ethtool die Basistreiber unterstützen, um die Geschwindigkeit und den Duplexmodus jedes Slaves abzurufen. Der Switch muss auch die dynamische Link-Aggregation unterstützen. Normalerweise erfordert dies einen Eingriff des Network Engineers für eine detaillierte Konfiguration.
Balance-TLB Dieser Modus bietet Lastausgleichsmöglichkeiten, da der Name TLB für den Sende-Lastausgleich steht. Für diesen Modus, wenn die Konfiguration tlb_dynamic_lb = 1 ist, wird der ausgehende Verkehr entsprechend der aktuellen Last auf jeden Slave verteilt. Wenn die Konfiguration tlb_dynamic_lb = 0 ist, dann ist der Lastausgleich deaktiviert, jedoch wird die Last nur über die Hastverteilung verteilt. Für diesen Modus muss das Ethtool die Basistreiber unterstützen, um die Geschwindigkeit jedes Slaves zu ermitteln.
Balance-ALB Dieser Modus bietet Lastausgleichsmöglichkeiten, da der Name TLB für adaptiven Lastausgleich steht. Ähnlich wie balance-tlb, nur dass sowohl Sende- als auch Empfangsverkehr verbunden sind. Es erhält einen Lastenausgleich, indem es die ARP-Verhandlung erreicht. Der Bonding-Treiber fängt die vom lokalen System gesendeten ARP-Antworten auf ihrem Weg nach draußen ab und überschreibt die Quell-Hardwareadresse mit der eindeutigen Hardwareadresse eines der Slaves in der Bindung. Für diesen Modus muss das Ethtool die Basistreiber unterstützen, um die Geschwindigkeit jedes Slaves wiederherzustellen.

Installation

# apt install ifenslave'

Gegebenenfalls werden noch die folgenden Programme benötigt:

net-tools
  • Beinhaltet das Programm mii-tool, das unabhängig vom Medium den Status der Schnittstelle sowie die Geschwindigkeits- und Duplex-Einstellungen abfragen bzw. einstellen kann.
  • Mii-Tool wird für den Modus 4 (802.3ad) und das Abfragen der verfügbaren Schnittstellen benötigt.
ethtool
  • Programm zum Setzen der Geschwindigkeits- und Duplex-Einstellungen bei Ethernet-Schnittstellen.
  • Ethtool wird für die Modi 4 (802.3ad), 5 (balance-tlb) und 6 (balance-alb) benötigt.
  • Siehe auch ethtool
# apt install net-tools ethtool
bmon
  • Optional ist das folgende Programm
  • Bandwith Monitor, ein Programm, das die Datenübertragungsraten pro Gerät in Echtzeit anzeigen kann
# 'apt install bmon

Anwendungen

Fehlerbehebung

Syntax

Optionen

Parameter

Umgebungsvariablen

Exit-Status

Konfiguration

  • Bevor wir mit der Konfiguration beginnen, müssen wir zunächst sicherstellen, dass wir mindestens 2 Ethernet-Schnittstellen in unserem Server konfiguriert haben.
  • Um dies zu überprüfen, gehen Sie in den Netzwerk-Konfigurationsordner und listen Sie die verfügbaren Ethernet-Schnittstellen auf.
cd /etc/sysconfig/network-scripts/
ls *ifcfg*eth*

Das Ergebnis ist: 

ifcfg-eth0 ifcfg-eth1

Beachten Sie, dass wir derzeit 2 Ethernet-Schnittstellen haben, die auf unserem Server eingerichtet sind, nämlich ETH0 und ETH1.

Lassen Sie uns nun eine Bonding-Schnittstelle namens BOND0 konfigurieren.

  • Diese Schnittstelle wird eine virtuelle Ethernet-Schnittstelle sein, die die physikalische Ethernet-Schnittstelle von ETH0 und ETH1 enthält.
vi ifcfg-bond0
DEVICE=bond0
ONBOOT=yes
MASTER=yes
IPADDR=172.20.43.110
NETMASK=255.255.255.0
GATEWAY=172.20.43.1
BONDING_OPTS="mode=1 miimon=100"
TYPE=Ethernet

ls *ifcfg*bon*

Ergebnis 

ifcfg-bond0

Das ist alles. Bitte beachten Sie, dass ich innerhalb der BOND0-Schnittstelle eine IP-Adresse angegeben habe.

  • Diese IP-Adresse ist die einzige IP-Adresse, die mit unserem Server verbunden ist.
  • Um damit fortzufahren, müssen wir die physikalische Ethernet-Schnittstelle in Bezug auf die BOND0-Schnittstelle modifizieren.
vi ifcfg-eth0
DEVICE=eth0
TYPE=Ethernet
ONBOOT=yes
NM_CONTROLLED=no
MASTER=bond0
SLAVE=yes
vi ifcfg-eth1
DEVICE=eth1
TYPE=Ethernet
ONBOOT=yes
NM_CONTROLLED=no
MASTER=bond0
SLAVE=yes

Erledigt

  • Wir haben die Modifikation der Schnittstelle ETH0 und ETH1 vorgenommen.
  • Beachten Sie, dass wir die IP-Adresse in beiden Interfaces entfernt und MASTER = bond0 angehängt haben.
  • Dies ist notwendig, um zu bestätigen, dass es sich bei beiden Schnittstellen um virtuelle Schnittstellen handelt, die für die Ethernet-BOND0-Schnittstelle bestimmt sind.
Um mit der Konfiguration fortzufahren

Erstellen wir eine bonding-Konfigurationsdatei namens bonding.conf unter /etc/modprobe.d 

vi /etc/modprobe.d/bonding.conf
alias bond0 bonding
options bond0 mode=1 miimon=100
modprobe bonding
Basierend auf der obigen Konfiguration haben wir ein Bindemodul über die Schnittstelle BOND0 konfiguriert
  • Wir haben die Bonding-Konfiguration auch dem Verwendungsmodus = 1 zugewiesen, der eine aktive Backup-Richtlinie ist.
  • Die Option miimon = 100 stellt die Überwachungsfrequenz für unseren Bonding-Server dar, um den Schnittstellenstatus in Millisekunden zu überwachen.
  • Wie oben beschrieben, bietet dieser Modus Funktionen zur Fehlertoleranz in der Konfiguration des Server-Netzwerks.

Da alles eingerichtet ist, starten wir den Netzwerkdienst neu, um die neue Konfiguration zu laden. 

service network restart
Shutting down interface eth0: [ OK ]
Shutting down interface eth1: [ OK ]
Shutting down loopback interface: [ OK ]
Bringing up loopback interface: [ OK ]
Bringing up interface bond0: [ OK ]
Ausgezeichnet, jetzt haben wir die neue Konfiguration geladen, die wir oben gemacht haben.
  • Sie werden feststellen, dass die neue Schnittstelle namens BOND0 in der Netzwerkliste angezeigt wird.
  • Sie werden auch feststellen, dass der Schnittstelle ETH0 und ETH1 keine IP-Adresse zugeordnet ist, sondern nur die BOND0-Schnittstelle die IP-Adresse anzeigt.
# ifconfig
bond0 Link encap:Ethernet HWaddr 08:00:27:61:E4:88
inet addr:172.20.43.110 Bcast:172.20.43.255 Mask:255.255.255.0
inet6 addr: fe80::a00:27ff:fe61:e488/64 Scope:Link
UP BROADCAST RUNNING MASTER MULTICAST MTU:1500 Metric:1
RX packets:1723 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
TX packets:1110 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
collisions:0 txqueuelen:0
RX bytes:147913 (144.4 KiB) TX bytes:108429 (105.8 KiB)
eth0 Link encap:Ethernet HWaddr 08:00:27:61:E4:88
UP BROADCAST RUNNING SLAVE MULTICAST MTU:1500 Metric:1
RX packets:1092 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
TX packets:1083 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
collisions:0 txqueuelen:1000
RX bytes:103486 (101.0 KiB) TX bytes:105439 (102.9 KiB)
eth1 Link encap:Ethernet HWaddr 08:00:27:61:E4:88
UP BROADCAST RUNNING SLAVE MULTICAST MTU:1500 Metric:1
RX packets:632 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
TX packets:28 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
collisions:0 txqueuelen:1000
RX bytes:44487 (43.4 KiB) TX bytes:3288 (3.2 KiB)
lo Link encap:Local Loopback
inet addr:127.0.0.1 Mask:255.0.0.0
inet6 addr: ::1/128 Scope:Host
UP LOOPBACK RUNNING MTU:16436 Metric:1
RX packets:208 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
TX packets:208 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
collisions:0 txqueuelen:0
RX bytes:18080 (17.6 KiB) TX bytes:18080 (17.6 KiB)
Sie können den Bindungsstatus auch über diesen Befehl überprüfen
cat /proc/net/bonding/bond0
Ethernet Channel Bonding Driver: v3.6.0 (September 26, 2009)
Bonding Mode: fault-tolerance (active-backup)
Primary Slave: None
Currently Active Slave: eth0
MII Status: up
MII Polling Interval (ms): 100
Up Delay (ms): 0
Down Delay (ms): 0
Slave Interface: eth0
MII Status: up
Speed: 1000 Mbps
Duplex: full
Link Failure Count: 0
Permanent HW addr: 08:00:27:61:e4:88
Slave queue ID: 0
Slave Interface: eth1
MII Status: up
Speed: 1000 Mbps
Duplex: full
Link Failure Count: 0
Permanent HW addr: 08:00:27:c8:46:40
Slave queue ID: 0

Beachten Sie dazu, dass wir die Schnittstellen ETH0 und ETH1 erfolgreich in eine Bonding-Konfiguration im Active-Backup-Modus umgewandelt haben. Es wurde auch angegeben, dass der Server die Schnittstelle ETH0 verwendet, ETH1 wird als Backup-Schnittstelle dienen.


Test

Jetzt, da alles wie erwartet konfiguriert ist. Lassen Sie uns einen einfachen Test durchführen, um sicherzustellen, dass die von uns vorgenommene Konfiguration korrekt ist. Für diesen Test melden wir uns bei einem neuen Server (oder Linux-Desktop) an und beginnen mit dem Pingen unseres Bonding-Servers, um zu sehen, ob während des Tests eine intermittierende Verbindung besteht. 

login as: root
root@172.20.43.120's password:
Last login: Wed Sep 14 12:50:15 2016 from 172.20.43.80
ping 172.20.43.110
PING 172.20.43.110 (172.20.43.110) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 172.20.43.110: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.408 ms
64 bytes from 172.20.43.110: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.424 ms
64 bytes from 172.20.43.110: icmp_seq=3 ttl=64 time=0.415 ms
64 bytes from 172.20.43.110: icmp_seq=4 ttl=64 time=0.427 ms

In dieser Zeit gehen wir zurück zu unserem Bonding-Server und schalten die Ethernet-Schnittstelle ETH0 aus.

Zuerst führen Sie ifconfig eth0 aus: 

# ifconfig eth0
eth0 Link encap:Ethernet HWaddr 08:00:27:61:E4:88
UP BROADCAST RUNNING SLAVE MULTICAST MTU:1500 Metric:1
RX packets:1092 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
TX packets:1083 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
collisions:0 txqueuelen:1000
RX bytes:103486 (201.0 KiB) TX bytes:105439 (122.9 KiB)
ifdown eth0

Nun haben wir die Dienste für die Netzwerkschnittstelle ETH0 abgeschaltet.

Bindungsstatus überprüfen
cat /proc/net/bonding/bond0
Ethernet Channel Bonding Driver: v3.6.0 (September 26, 2009)
Bonding Mode: fault-tolerance (active-backup)
Primary Slave: None
Currently Active Slave: eth1
MII Status: up
MII Polling Interval (ms): 100
Up Delay (ms): 0
Down Delay (ms): 0
Slave Interface: eth1
MII Status: up
Speed: 1000 Mbps
Duplex: full
Link Failure Count: 0
Permanent HW addr: 08:00:27:c8:46:40
Slave queue ID: 0

Sie werden feststellen, dass die ETH0-Schnittstelle nun nicht mehr im Bindungsstatus existiert.

Während dieser Zeit gehen wir zurück zum vorherigen Testserver und überprüfen den kontinuierlichen Ping zu unserem Bonding-Server. 

64 bytes from 172.20.43.110: icmp_seq=22 ttl=64 time=0.408 ms
64 bytes from 172.20.43.110: icmp_seq=23 ttl=64 time=0.402 ms
64 bytes from 172.20.43.110: icmp_seq=24 ttl=64 time=0.437 ms
64 bytes from 172.20.43.110: icmp_seq=25 ttl=64 time=0.504 ms
64 bytes from 172.20.43.110: icmp_seq=26 ttl=64 time=0.401 ms
64 bytes from 172.20.43.110: icmp_seq=27 ttl=64 time=0.454 ms
64 bytes from 172.20.43.110: icmp_seq=28 ttl=64 time=0.432 ms
64 bytes from 172.20.43.110: icmp_seq=29 ttl=64 time=0.434 ms
64 bytes from 172.20.43.110: icmp_seq=30 ttl=64 time=0.411 ms
64 bytes from 172.20.43.110: icmp_seq=31 ttl=64 time=0.554 ms
64 bytes from 172.20.43.110: icmp_seq=32 ttl=64 time=0.452 ms
64 bytes from 172.20.43.110: icmp_seq=33 ttl=64 time=0.408 ms
64 bytes from 172.20.43.110: icmp_seq=34 ttl=64 time=0.491 ms

Obwohl die Schnittstelle heruntergefahren wurde, ist haben, immer noch in der Lage sind, unseren Bonding-Server zu pingen und darauf zuzugreifen.

Weiteren Test

Schalten Sie die ETH0-Schnittstelle wieder ein und die ETH1-Schnittstelle aus. 

ifup eth0
cat /proc/net/bonding/bond0
Ethernet Channel Bonding Driver: v3.6.0 (September 26, 2009)
Bonding Mode: fault-tolerance (active-backup)
Primary Slave: None
Currently Active Slave: eth1
MII Status: up
MII Polling Interval (ms): 100
Up Delay (ms): 0
Down Delay (ms): 0
Slave Interface: eth1
MII Status: up
Speed: 1000 Mbps
Duplex: full
Link Failure Count: 0
Permanent HW addr: 08:00:27:c8:46:40
Slave queue ID: 0
Slave Interface: eth0
MII Status: up
Speed: 1000 Mbps
Duplex: full
Link Failure Count: 0
Permanent HW addr: 08:00:27:61:e4:88
Slave queue ID: 0

Da die ETH0-Schnittstelle bereits hochgefahren war, schalten wir die ETH1-Schnittstelle aus. 

ifdown eth1
cat /proc/net/bonding/bond0
Ethernet Channel Bonding Driver: v3.6.0 (September 26, 2009)
Bonding Mode: fault-tolerance (active-backup)
Primary Slave: None
Currently Active Slave: eth0
MII Status: up
MII Polling Interval (ms): 100
Up Delay (ms): 0
Down Delay (ms): 0
Slave Interface: eth0
MII Status: up
Speed: 1000 Mbps
Duplex: full
Link Failure Count: 0
Permanent HW addr: 08:00:27:61:e4:88
Slave queue ID: 0

Nun gehen wir zurück zum Testserver und überprüfen, was auf dem kontinuierlichen Ping zu unserem Bonding-Server passiert. 

64 bytes from 172.20.43.110: icmp_seq=84 ttl=64 time=0.437 ms
64 bytes from 172.20.43.110: icmp_seq=85 ttl=64 time=0.504 ms
64 bytes from 172.20.43.110: icmp_seq=86 ttl=64 time=0.401 ms
64 bytes from 172.20.43.110: icmp_seq=87 ttl=64 time=0.454 ms
64 bytes from 172.20.43.110: icmp_seq=88 ttl=64 time=0.432 ms
64 bytes from 172.20.43.110: icmp_seq=89 ttl=64 time=0.434 ms
64 bytes from 172.20.43.110: icmp_seq=90 ttl=64 time=0.411 ms
64 bytes from 172.20.43.110: icmp_seq=91 ttl=64 time=0.420 ms
64 bytes from 172.20.43.110: icmp_seq=92 ttl=64 time=0.487 ms
64 bytes from 172.20.43.110: icmp_seq=93 ttl=64 time=0.551 ms
64 bytes from 172.20.43.110: icmp_seq=94 ttl=64 time=0.523 ms
64 bytes from 172.20.43.110: icmp_seq=95 ttl=64 time=0.479 ms

Wir haben erfolgreich konfiguriert und bewiesen, dass unser Bonding-Server es schafft, das Disaster-Recovery-Szenario bei einem Netzwerkausfall zu erfüllen.

Sicherheit

Dokumentation

RFC

Man-Pages

Info-Pages

Siehe auch

Links

Projekt-Homepage

Weblinks

  1. http://wiki.debian.org/Bonding
  2. Bonding Modi auf www.dodgenet.de
  3. Ausführliche Anleitung zum Bonding auf www.linuxfoundation.org
  4. https://www.thomas-krenn.com/de/wiki/NIC_Bonding_unter_Debian
  5. Bonding - Ubuntu Community Documentation
  6. Bonding im Debian Wiki
  7. NIC Bonding Debian
  8. Lastverteilung und Ausfallsicherheit mit mehreren Netzwerkkarten
  9. Doppelt reissfest - Linux-Magazin, 07/2004
  10. Erläuterung der verschieden Modi auf LINUX Horizon
  11. http://blog.brightbox.co.uk/posts/howto-do-ethernet-bonding-on-ubuntu-properly
  12. bonding.txt (Kernel.org Documentation)
  13. Bonding unter Ubuntu 12.04.1

Einzelnachweise

Testfragen

Testfrage 1

Antwort1

Testfrage 2

Antwort2

Testfrage 3

Antwort3

Testfrage 4

Antwort4

Testfrage 5

Antwort5

TMP

Configure network bonding

  • by editing the /etc/network/interfaces
  • The following example shows my previous bonding mode 1 configuration within the /etc/network/interfaces file, I will leave interfaces with their names for easier understanding:
auto enp2s0iface enp2s0 inet manualbond-master bond0bond-primary enp2s0 wlp3s0 auto wlp3s0iface wlp3s0 inet manualbond-master bond0bond-primary enp2s0 wlp3s0wpa-ssid 'LinuxHint'wpa-bssid '14:CF:E2:2A:EF:00'wpa-psk  '972537288765'auto bond0iface bond0 inet dhcpbond-slaves nonebond-mode active-backupbond-miimon 100bond-downdelay 200bond-updelay 200

Datei:Bild17.pngA network bonding configuration with static IP instead of DHCP would have the last block like: 

iface bond0 inet staticaddress 192.168.0.54netmask 255.255.255.0network 192.168.0.0gateway 192.168.0.1

Datei:Bild18.pngYou can run the following command to make sure bonding is working properly:# cat /proc/net/bonding/bond0

Datei:Bild19.png

Source of examples: How to do Linux Network Bonding

Netzwerkkarten bündeln

Manchmal ist es notwendig, zwei Netzwerkkarten zu bündeln, z.B. für eine höhere Ausfallsicherheit oder um einfach den Durchsatz zu erhöhen. Man spricht auch vom NIC-Teaming oder Bonding, wenn man zwei Netzwerkschnittstellen zu einer virtuellen Einheit zusammenfasst. So wird erreicht, dass das System beide Karten als ein Gerät anspricht. Das bedeutet, dass beide Karten dieselbe Hardware-(MAC-)Adresse haben.

Die Bündelung der Netzwerkkarten wird durch das Dienstprogramm ifenslave bewerkstelligt, das dem Kernel ermöglicht, nur ein Gerät zu sehen und zu verwenden, während es die Datenpakete tatsächlich über die zwei Karten sendet. Hiermit kann sowohl Ausfallsicherheit als auch die Nutzung einer größeren Bandbreite erreicht werden.

Vorbereitung

  • Vor dem Versuch, zwei Netzwerkkarten zu bündeln, sollte die Integrität und Funktionalität jeder Karte geprüft werden.
  • Das Verwenden des Mii-Tools sollte etwa Folgendes zeigen:
sudo mii-tool
Ausgabe
eth0: negotiated 100baseTx-FD flow-control, link ok
eth1: negotiated 100baseTx-FD flow-control, link ok

Damit die Bündelung der Netzwerkkarten funktioniert, muss der Kernel dies unterstützen. Dies lässt sich wie folgt überprüfen [2]: 

$ find /lib/modules/`uname -r` -iname bonding*
/lib/modules/2.6.20-16-server/kernel/drivers/net/bonding/bonding.ko

Benutzung/Konfiguration

Zuerst werden alle Netzwerkkarten im zukünftigen Verbund deaktiviert: 

sudo ifdown eth0
sudo ifdown eth1
sudo ifdown eth...

Dann wird die Konfiguration erstellt. Die /etc/network/interfaces kann wie oben beschrieben konfiguriert werden. Jedoch müssen einige Einträge enthalten sein und geändert werden. Dies wurde ab Ubuntu 8.04 deutlich vereinfacht, da ab nun die gesamte bonding-Konfiguration in dieser Datei abgelegt wird (aber nicht muss).

Einfach und schnell

Da in den Ubuntu-Versionen neuer als 8.04 alle Bonding-Optionen in /etc/network/interfaces gemacht werden kann, genügt es, lediglich ifenslave-2.6 zu installieren. Das betrifft zumindest die Konfiguration auf Linux-Seite. Manche bonding-Modi benötigen zusätzlich noch eine Konfiguration des Switches. 

auto bond0
iface bond0 inet static
    address 10.0.0.10
    netmask 255.255.255.0
    network 10.0.0.0
    broadcast 10.0.0.255
    gateway 10.0.0.1
    dns-nameservers 10.0.0.1
    bond-slaves eth0 eth1
    bond-mode 0
    bond-miimon 100
    bond-updelay 200
    bond-downdelay 200
Erklärungen
  • bond-slaves: Welche Schnittstellen diesem Bond zugehörig sind, "all", falls alle.
  • bond-mode: 0 bis 6 oder Names des Modus, in dem der bonding-Treiber arbeiten soll.
  • bond-miimon: Das bonding-Modul überprüft alle 100ms den Link-Status aller gebündelten Schnittstellen.
  • bond-updelay: Wenn eine Schnittstelle als (wieder) aktiv erkannt wird, werden 200ms abgewartet, ehe der bonding-Treiber das interface wieder in den Verbund integriert, ansonsten sofort.
  • bond-downdelay: Gibt es einen Übertragungsfehler oder Aussetzer, so betrachtet das bonding-Modul die Schnittstelle erst nach 200ms als verloren und entfernt diese aus dem bond, ansonsten sofort.

Die Konfiguration für alle anderen Interfaces bis auf das loopback-Interface können entfernt bzw. deaktiviert werden.

  • Wer ungeduldig ist, kann nun mit folgenden Befehlen den Treiber laden und die Netzwerke neu starten:
modprobe bonding
/etc/init.d/networking stop
/etc/init.d/networking start

Sicherer ist es, das System neu zu starten. Es sind keine weiteren Einträge in /etc/modules oder anderswo nötig, der bonding-Treiber wird automatisch nach einem Neustart geladen.

Ausführlicher, teilweise für ältere Versionen

Folgender Eintrag muss hinzugefügt werden 

auto bond0
iface bond0 inet static
        address 10.0.0.10
        netmask 255.255.255.0
        network 10.0.0.0
        broadcast 10.0.0.255
        gateway 10.0.0.1
        dns-nameservers 10.0.0.2
        dns-search example.com
        slaves eth0 eth1
Anmerkungen
  • Hier wird eine statische Konfiguration verwendet, soll die Maschine ihre IP-Adresse mittels DHCP beziehen, wird iface bond0 inet static durch iface bond0 inet dhcp ersetzt, die eingerückten Zeilen entfallen dann. Die IP-Adress-Einstellungen müssen an das eigene Netzwerk angepasst werden.
  • Hier werden die Schnittstellen eth0 und eth1 für den Verbund verwendet. Sollen weitere Schnittstellen eingebunden werden, so werden diese hinten angefügt. Alternativ kann auch slaves all geschrieben werden, wenn alle aktiven Schnittstellen in den Verbund aufgenommen werden sollen.

Des Weiteren sollten für die darin enthaltenen einzelnen Schnittstellen die Funktion "auto" durch "allow" ersetzt werden, damit diese nicht zusätzlich bei dem Systemstart mitgestartet werden.

  • Im Skript für den Systemstart ist die Funktion "ifup -a" enthalten und die startet alle Netzwerkschnittstellen, die in der Konfiguration mit "auto" vermerkt sind.
  • Ansonsten startet Linux jede einzelne Schnittstelle und zusätzlich den Verbund.
  • Das ist falsch, denn die einzelnen Schnittstellen sollen durch den Verbund aktiviert werden.

Deshalb sollte man für die im Verbund enthaltenen Schnittstellen den Eintrag wie folgt ändern: 

allow eth1
iface eth1 inet dhcp
  • Dabei ist es egal, ob man "dhcp" setzt oder was anderes, da diesen Schnittstellen keine eigene IP-Adresse mehr zugeteilt wird.
  • Das ist richtig, da die Schnittstellen nur noch durch EINE IP-Adresse angesprochen werden sollen. Dies muss und sollte die IP-Adresse des Verbundes sein.

Danach sollte nach JEDEM Systemstart der Befehl "ifconfig" für bond0 folgenden Hinweis enthalten: 

[...]
UP BROADCAST RUNNING MASTER MULTICAST
[...]

und für die darin enthaltenen Schnittstellen 

[...]
UP BROADCAST RUNNING SLAVE MULTICAST
[...]

Die Konfiguration des Bonding-Treibers muss angegeben werden, hierfür wird in /etc/modprobe.d mit Superuser-Rechten eine neue Datei bonding.conf erstellt und folgendes eingetragen: 

alias bond0 bonding
options bonding mode=1 miimon=100
Anmerkung
Hier wird Bonding-Mode 1 (active-backup) verwendet, das Mii-Tool soll alle 100 Millisekunden den Link-Status überprüfen.

Das Laden des Moduls erfolgt mit dem Befehl: 

sudo modprobe bonding

Damit das auch beim nächsten Neustart noch der Fall ist, sollte das bonding-Modul noch in die /etc/modules eingetragen werden [3]: 

bonding

Nun wird das Modul automatisch beim Systemstart geladen.

Der neue Verbund wird mit folgendem Befehl gestartet: 

sudo ifup bond0

Bonding Modi

Bei der Konfiguration muss ein Bonding-Modus (bond-mode) angegeben werden, der den Zweck und die Art der Bündelung der Netzwerkschnittstellen angibt.

Modus Bezeichnung Zweck Beschreibung
0 balance-rr Lastverteilung & Ausfallsicherheit Die genutzte Netzwerkschnittstelle wird im Round-Robin-Verfahren festgelegt, das heißt die verfügbaren Schnittstellen werden in Senderichtung wechselweise genutzt. In Empfangsrichtung kann max. die Geschwindigkeit einer einzelnen Schnittstelle erreicht werden - je mehr Teilnehmer, umso mehr Upload-Gesamtbandbreite, denn diese werden auf die übrigen freien Schnittstellen aufgeteilt.
1 active-backup Ausfallsicherheit Nur eine Schnittstelle ist aktiv, im Fehlerfalle wird eine der anderen im Verbund genutzt. die Netzwerkkarten können über verschiedene Switches angebunden werden.
2 balance-xor Lastverteilung & Ausfallsicherheit Es wird für jede Gegenstelle im Netzwerk eine zu nutzende Netzwerkschnittstelle zugewiesen, die Zuordnung geschieht über den Modulo der Division zwischen der Formel (Quell-MAC-Adresse XOR Ziel-MAC-Adresse) und der Anzahl der Slave-Schnittstellen.
3 broadcast Ausfallsicherheit Daten werden auf allen Netzwerkschnittstellen gesendet. Die Nutzung mehrerer Switches ist möglich.
4 802.3ad Lastverteilung & Ausfallsicherheit 802.3ad ist ein Standard der IEEE, der die Bündelung mehrerer Schnittstellen mit gleichen Übertragungseinstellungen (Geschwindigkeit und Duplex-Einstellungen) erlaubt, um eine höhere Bandbreite zu erhalten. Es kann nur ein Switch verwendet werden, dieser muss 802.3ad unterstützen. ethtool oder mii-tool wird benötigt.
5 balance-tlb Lastverteilung Es wird für jede Gegenstelle im Netzwerk eine zu nutzende Netzwerkschnittstelle zugewiesen. Das Verfahren hierzu ist jedoch komplexer und effizienter als bei balance-xor. Das Programm ethtool wird benötigt.
6 balance-alb Lastverteilung Erweitertes balance-tlb, zusätzlich zur MAC-basierten Zuordnung der Schnittstellen für ausgehende Verbindungen werden eingehende Verbindungen auf die Schnittstellen verteilt. Das Programm ethtool wird benötigt.

Eine sichere Variante mit zwei Bonding Interfaces

  • Bei Unsicherheiten oder scheinbaren Zufälligkeiten der Funktionalität der Konfiguration kann die folgende Variante gewählt werden.
  • Diese geht davon aus, dass ein Interface per DHCP, das andere direkt adressiert wird.

Voraussetzung ist das folgende Paket: 

# apt-get install moreutils
Die Bonding-Parameter werden in /etc/modprobe.d/bonding.conf gesetzt
alias bond0 bonding
alias bond1 bonding
options bonding max_bonds=2 mode=1 miimon=100 use_carrier=1

Das Bonding Modul muss geladen werden. Dazu wird /etc/modules ergänzt um die Zeile: 

bonding

Danach wird die Netzwerkkonfiguration erstellt.

Diese enthält folgende Nebenbedingungen:

  • Über eth0 wird eine DHCP-Adresse vermittelt
  • Die Interfaces eth0 und eth1 bilden bond0
  • Mittels eth2 und eth3 wird statisch eine Adresse an bond1 gebunden


Schnittstellendefinition

/etc/network/interfaces
auto lo
iface lo inet loopback

auto eth0
iface eth0 inet dhcp
iface bond0 inet manual
iface eth1 inet manual

auto bond1
iface bond1 inet static
        pre-up /sbin/ifconfig eth2 up
        pre-up /sbin/ifconfig eth3 up
        up /sbin/ifenslave bond1 eth2
        up /sbin/ifenslave bond1 eth3
        post-down /sbin/modprobe -r bond1 eth2 eth3
        address …
        netmask …
        network …
        broadcast …
        gateway …
        dns-nameservers …
        dns-search …

Nun muss noch bond0 entsprechend konfiguriert werden. Das geschieht in /etc/rc.local 

set -x
/sbin/ifconfig eth1 $(/usr/bin/ifdata -pa eth0) \
                netmask $(/usr/bin/ifdata -pn eth0) up && \
        /sbin/ifconfig bond0 $(/usr/bin/ifdata -pa eth0) \
                netmask $(/usr/bin/ifdata -pn eth0) && \
        /sbin/ifenslave bond0 eth0 eth1 && \
        /sbin/ifenslave -c bond0 eth1
set +x

Variante, die auch funktionierte

  • Gewisse Unsicherheiten ergeben sich aus der im Paket linux-doc beschriebenen Dokumentation /usr/share/doc/linux-doc/networking/bonding.txt.gz.
  • Folgende Variante im obrigen Beispiel von bond1 funktionierte:
/etc/network/interfaces
auto bond1
iface bond1 inet static
        bond-slaves none
        bond-mode active-backup
        bond-miimon 100
        address …
        ...

auto eth2
iface eth2 inet manual
        bond-master bond1
        bond-primary eth2 eth3

auto eth3
iface eth3 inet manual
        bond-master bond1
        bond-primary eth2 eth3

Nur zufällig funktionierende Varianten

Bei den folgenden Variante sind die in /etc/rc.local eingetragenen Modifikationen still zu legen.

/etc/network/interfaces
auto bond0
iface bond0 inet dhcp
        bond-slaves none
        bond-mode active-backup
        bond-miimon 100

auto eth0
iface eth0 inet dhcp
        bond-master bond0
        bond-primary eth0 eth1

auto eth1
iface eth1 inet manual
        bond-master bond0
        bond-primary eth0 eth1

Diese Variante funktionierte nicht immer. Für die MAC-Adresse von eth0 wird dabei eine IP Adresse bereit gestellt. Die Mac-Adresse von eth1 wird nicht mit einer IP-Adresse versorgt. 

auto bond0
iface bond0 inet dhcp
        bond-slaves none
        bond-mode active-backup
        bond-miimon 100
 
auto eth0
iface eth0 inet manual
        bond-master bond0
        bond-primary eth0 eth1

auto eth1
iface eth1 inet manual
        bond-master bond0
        bond-primary eth0 eth1

Die letzte Variante, die genau der Beschreibung aus linux-doc entspricht, funktionierte leider gar nicht bei mir.

Hardwareunabhängiges Image

  • Aus Gründen der Hochverfügbarkeit kann es nötig sein, ein Image zu bauen, welches auch auf anderen, baugleichen Rechnern läuft.
  • Dabei kann dieses Image sowohl ein NFS-Filesystem als auch ein Fibre-Channel-Filesystem sein. Wichtig ist, dass dieses Image bei Hardwareausfall auf einem anderen, baugleichen Rechner läuft.
  • Damit dies gewährleistet ist muss die MAC-Adresse aus der Konfiguration der Netzwerkkarte entfernt werden und durch Hardwaremerkmale ersetzt werden. Dazu müssen die entsprechenden Merkmale ermittelt werden.

Dies Kann mit folgendem Befehl beispielsweise erfolgen: 

for I in {0,1,2,3,4,5,6,7}
do echo eth$I
   udevadm info -a -p /sys/class/net/eth$I | grep KERNELS
   udevadm info -a -p /sys/class/net/eth$I | grep 'ATTR{dev_id}'
   udevadm info -a -p /sys/class/net/eth$I | grep 'ATTR{type}'
done

Wichtig ist dabei, dass Merkmale gewählt werden, die nur auf diese Hardwareelemente (Netzwerkanschlüsse) zutreffen.

Im obrigen Beispiel kommt es zu folgender Ausgabe: 

eth0
   KERNELS=="0000:04:00.0"
   KERNELS=="0000:00:02.2"
   KERNELS=="pci0000:00"
   ATTR{dev_id}=="0x0"
   ATTR{type}=="1"
eth1
   KERNELS=="0000:04:00.1"
   KERNELS=="0000:00:02.2"
   KERNELS=="pci0000:00"
   ATTR{dev_id}=="0x0"
   ATTR{type}=="1"
…

Daraus sollte dann die Definition von /etc/udev/rules.d/70-persistent-net.rules überschrieben werden.

# PCI device 0x8086:/sys/devices/pci0000:00/0000:00:02.2/0000:04:00.0 (igb) SUBSYSTEM=="net", ACTION=="add", DRIVERS=="?*", KERNELS=="0000:04:00.0", ATTR{dev_id}=="0x0", ATTR{type}=="1", KERNEL=="eth*", NAME="eth0"

# PCI device 0x8086:/sys/devices/pci0000:00/0000:00:02.2/0000:04:00.1 (igb) SUBSYSTEM=="net", ACTION=="add", DRIVERS=="?*", KERNELS=="0000:04:00.1", ATTR{dev_id}=="0x0", ATTR{type}=="1", KERNEL=="eth*", NAME="eth1"

...

Mittels 

sudo service udev restart

wird die Änderung getestet bzw. wirksam.

Fehlerbehebung

Problembeschreibung

Wenn man mehrere Netzwerkkarten des gleichen Typs einsetzt, kann es passieren, dass die Netzwerkkarten neu benannt werden. Ein 

# ifconfig -a

liefert dann z.B. einen Eintrag wie: 

[...]
eth?_rename
[...]

Um dies zu vermeiden, muss die Datei /etc/network/interfaces editiert werden.

Im Abschnitt bonding muss die Angabe für eine MAC eingefügt werden: 

auto bond0
iface bond0 inet static
        ...
        hwaddress ether {MAC-ADRESSE}
        ...

Bitte keine MAC von einer vorhandenen Karte benutzen, sondern selber eine setzen.

TMP

Bonding Arten

  • mode=0 (balance-rr)
  • mode=1 (active-backup)
  • mode=2 (balance-xor)
  • mode=3 (broadcast)
  • mode=4 (802.3ad) (siehe dazu Link Aggregation und LACP Grundlagen)
  • mode=5 (balance-tlb)
  • mode=6 (balance-alb)

Konfiguration Debian 5.0 Lenny und neuer

In diesem Beispiel zeigen wir eine Konfiguration mit mode 4 (802.3ad).

Für die Link Aggregation nutzen wir:

  • eth0 und
  • eth1

/etc/network/interfaces enthält die folgende Konfiguration: 

auto lo bond0

iface bond0 inet static
  address 10.10.10.174
  netmask 255.255.255.0
  network 10.10.10.0
  gateway 10.10.10.1
  slaves eth0 eth1
  bond_mode 802.3ad

Als Gegenstelle verwenden wir den Switch eines Intel Modular Servers. Eth0 und eth1 des Servers sind mit den LAN-Ports 1 und 2 am Modular Server Switch verbunden. Diese beide LAN-Ports sind für die Link Aggregation konfiguriert. Details dazu siehe Link Aggregation beim Modular Server und Link Aggregation Lastverteilung Test Modular Server Switch.

Linux Network Bonding

If you have a few years of experience in the Linux ecosystem, and you’re interested in sharing that experience with the community, have a look at our Contribution Guidelines.

Overview

Modern hardware offers multiple network interfaces. However, we need appropriate means to use them effectively. An available way is to bind together existing connections, so the system recognizes them as one. In this way, we increase redundancy or throughput.

In this tutorial, we’ll learn how to use popular network services to create network bonding.

Prerequisites

Let’s notice that we can bind connections in many ways. Here, we’ll use the active-backup mode with two slave connections. With this setup, we increase redundancy, as the backup connection is activated when the primary fails.

Further, we need the Linux kernel to manage network bonding. So, let’s check if the bonding kernel module is available with lsmod: 

$ lsmod | grep bond
bonding               196608  0

If it isn’t the case, we need to load it with modprobe: 

$ sudo modprobe bonding

Next, we need at least two network interfaces. So, we’re going to use a virtual Linux system in the Oracle VM VirtualBox Manager. Subsequently, we’ll provide two NAT interfaces to simulate hardware ethernet cards.

Throughout this article, we’ll be working with Lubuntu 22.04 LTS with the kernel version 5.15.0-46-generic inside VirtualBox 6.1 on Windows 10.

Now, let’s check network interfaces with lshw: 

$ sudo lshw -short -c network
[sudo] password for joe:
H/W path            Device      Class       Description
=======================================================
/0/100/3            enp0s3      network     82540EM Gigabit Ethernet Controller
/0/100/8            enp0s8      network     82540EM Gigabit Ethernet Controller

So, we have two virtual ethernet cards – enp0s3 and enp0s8.

Bonding With NetworkManager

Let’s use the NetworkManager service to manage network connections. Usually, this tool is available out of the box in most Linux distributions. First, let’s check if it’s running with systemctl: 

$ systemctl status NetworkManager
● NetworkManager.service - Network Manager
     Loaded: loaded (/lib/systemd/system/NetworkManager.service; enabled; ve>
     Active: active (running) since Sat 2022-09-03 14:57:17 CEST; 14min ago
 # ...

If necessary, we should install NetworkManager from the network-manager package.

Using nmtui

nmtui is a text user interface to configure NetworkManager. So, let’s start it and go to Edit a connection menu. Then we’re going to create a new connection with Add. Finally, let’s select Bond: screen

Then, let’s set the profile name and the device’s name – nm-bond: screen01

Now, let’s provide a slave connection with Add and create an Ethernet connection: screen02

Subsequently, in the next panel, we should use one of enp0s3 or enp0s8 devices: screen03

Finally, let’s choose Active-backup as Mode. Then we’ll be asked to specify the primary slave interface – enp0s3: screen06

Checking Configuration

Let’s reboot the system and check the links: 

$ ip link
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN mode DEFAULT group default qlen 1000
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
2: enp0s3: <BROADCAST,MULTICAST,SLAVE,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc fq_codel master nm-bond state UP mode DEFAULT group default qlen 1000
    link/ether 6a:23:45:28:ac:0f brd ff:ff:ff:ff:ff:ff permaddr 08:00:27:42:6c:e3
3: enp0s8: <BROADCAST,MULTICAST,SLAVE,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc fq_codel master nm-bond state UP mode DEFAULT group default qlen 1000
    link/ether 6a:23:45:28:ac:0f brd ff:ff:ff:ff:ff:ff permaddr 08:00:27:fa:13:16
4: nm-bond: <BROADCAST,MULTICAST,MASTER,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UP mode DEFAULT group default qlen 1000
    link/ether 6a:23:45:28:ac:0f brd ff:ff:ff:ff:ff:ff

So we can find out that the bonding is working with two slaves. Moreover, let’s notice that the MAC address of all three interfaces is the same.

Now let’s check the bonding configuration in the /proc/net/bonding/nm-bond file: $ cat /proc/net/bonding/nm-bond 

Ethernet Channel Bonding Driver: v5.15.0-47-generic             
                                                                
Bonding Mode: fault-tolerance (active-backup)                   
Primary Slave: enp0s3 (primary_reselect always)                 
Currently Active Slave: enp0s3                                  
MII Status: up                                                  
MII Polling Interval (ms): 100                                  
Up Delay (ms): 0                                                
Down Delay (ms): 0                                              
Peer Notification Delay (ms): 0                                 
                                                                
Slave Interface: enp0s3                                         
MII Status: up                                                  
Speed: 1000 Mbps                                                
Duplex: full
Link Failure Count: 0
Permanent HW addr: 08:00:27:42:6c:e3
Slave queue ID: 0

Slave Interface: enp0s8
MII Status: up
Speed: 1000 Mbps
Duplex: full
Link Failure Count: 0
Permanent HW addr: 08:00:27:fa:13:16
Slave queue ID: 0

We can find that the currently used slave link is enp0s3. In addition, the Permanent HW addr contains the MAC address of each slave interface before bonding.

Bonding Connection in Action

Let’s check how the redundancy bonding works. First, let’s ping through nm-bond: 

$ ping -c 10 -I nm-bond www.baeldung.com
PING www.baeldung.com (172.66.40.248) from 10.0.2.15 nm-bond: 56(84) bytes of data.             
# ...

--- www.baeldung.com ping statistics ---
10 packets transmitted, 10 received, 0% packet loss, time 9014ms
rtt min/avg/max/mdev = 14.011/14.650/15.156/0.453 ms

In addition, let’s check the active interface: 

$ cat /sys/class/net/nm-bond/bonding/active_slave
enp0s3

Next, let’s just turn down the active slave enp0s3: 

$ sudo ip link set enp0s3 down

Then, let’s ping again: 

$ ping -c 10 -I nm-bond www.baeldung.com
PING www.baeldung.com (172.66.40.248) from 10.0.2.15 nm-bond: 56(84) bytes of data.
# ...

--- www.baeldung.com ping statistics ---
10 packets transmitted, 9 received, 10% packet loss, time 9014ms
rtt min/avg/max/mdev = 13.863/14.618/15.177/0.414 ms

So we see that the connection works. Finally, let’s make sure that the bond interface has switched to enp0s8: 

$ cat /sys/class/net/nm-bond/bonding/active_slave
enp0s8

Bonding With systemd-networkd

Instead of NetworkManager, we can use the systemd-networkd service. Assuming that we have NetworkManager working, we need to disable it: 

$ systemctl disable NetworkManager

Subsequently, let’s enable systemd-networkd: 

$ systemctl enable systemd-networkd

In addition, we should check if the NetworkManager-wait-online service is in use: 

$ systemctl status NetworkManager-wait-online

If so, let’s disable it: 

$ systemctl disable NetworkManager-wait-online

and enable its networkd counterpart: 

$ systemctl enable systemd-networkd-wait-online

Configure systemd-networkd

We can provide configuration files in the /etc/systemd/network folder. Therein, files with the network extension describe the connections, while the file with netdev extension contains the bonding configuration.

Let’s notice that the files are parsed in alphabetic order. So per convention, we should start their names with numbers.

Now, let’s review the setup: 

$ ls -1 /etc/systemd/network
10-nd-bond.network
20-enp0s3.network
20-nd-bond.netdev
30-enp0s8.network
99-dhcp.network

First, let’s look into the bond device: 

$ cat 20-nd-bond.netdev
[NetDev]
Name=nd-bond
Kind=bond

[Bond]
Mode=active-backup
PrimaryReselectPolicy=always
MIIMonitorSec=1s

So in the NetDev section, we define the type and name of the device. Next, we add the device’s details in the Bond section.

Now let’s examine the bond connection: 

$ cat 10-nd-bond.network
[Match]
Name=nd-bond

[Network]
DHCP=yes

Let’s notice that the Name field in the Match section indicates that this configuration applies to the bonding device. Subsequently, the Network section says that we use DHCP.

Further, let’s move to the enslaved connections enp0s3 and enp0s8: 

$ cat 20-enp0s3.network
[Match]
Name=enp0s3

[Network]
Bond=nd-bond
PrimarySlave=true

As before, the Match section says which interface this file refers to. Next, we provide the bonding device name in the Network section. Finally, we make enp0s3 the primary slave.

Similarly, for enp0s8, we have: 

$ cat 30-enp0s8.network
[Match]
Name=enp0s8

[Network]
Bond=nd-bond

Finally, the 99-dhcp.network contains the fallback setup for any connection whose name matches the enp0* pattern: 

$ cat 99-dhcp.network
[Match]
Name=enp0*

[Network]
DHCP=yes

Checking the networkd Service

Now let’s reboot the computer and check the service status with networkctl: 

$ networkctl
IDX LINK    TYPE     OPERATIONAL SETUP
  1 lo      loopback carrier     unmanaged
  2 enp0s3  ether    enslaved    configured
  3 enp0s8  ether    enslaved    configured
  4 nd-bond bond     routable    configured
  
4 links listed

So we see that enp0s3 and enp0s8 are enslaved, and the nd-bond link is routable.

Further, let’s disable one slave link, e.g., enp0s8: 

$ sudo ip link set enp0s8 down

and check the status again: 

$ networkctl
IDX LINK    TYPE     OPERATIONAL      SETUP
  1 lo      loopback carrier          unmanaged
  2 enp0s3  ether    enslaved         configured
  3 enp0s8  ether    off              configured
  4 nd-bond bond     degraded-carrier configured

4 links listed.

Let’s notice the degraded-carrier operational status, which indicates that one of the bonded links is out of use.

netplan

With the netplan command, we can write down the network configuration in a YAML file. netplan doesn’t manage interfaces on its own. Instead, it supplies a renderer with an appropriate configuration. Furthermore, as a renderer, we can use NetworkManager or systemd-networkd.

Configuration

Let’s create the networkd-bond.yaml file and copy it to the /etc/netplan folder: 

$ cat /etc/netplan/networkd-bond.yaml
# Let network manage bond connection on this system
network:
  version: 2
  renderer: networkd
  ethernets:
    enp0s3: {}
    enp0s8: {}
  bonds:
    np-bond:
      dhcp4: yes
      interfaces:
          - enp0s3
          - enp0s8
      parameters:
          mode: active-backup
          primary: enp0s3

Let’s notice the ethernets section, which contains empty YAML maps enp0s3 and enp0s8, just to inform netplan about these interfaces.

Application and Validation

Now let’s apply the new bonding configuration: 

$ sudo netplan apply

Then, let’s check connections with networkctl: 

$ networkctl
IDX LINK    TYPE     OPERATIONAL SETUP
  1 lo      loopback carrier     unmanaged
  2 enp0s3  ether    enslaved    configured
  3 enp0s8  ether    enslaved    configured
  4 nd-bond bond     no-carrier  configuring
  5 np-bond bond     routable    configured

5 links listed.

Let’s notice that the previous link, nd-bond is down. Instead, the new np-bond is up and working. So, let’s check its details: 

$ cat /proc/net/bonding/np-bond
Ethernet Channel Bonding Driver: v5.15.0-46-generic

Bonding Mode: fault-tolerance (active-backup)
Primary Slave: enp0s3 (primary_reselect always)
# ...

Slave Interface: enp0s8
# ...

Slave Interface: enp0s3
# ...

Conclusion

In this article, we learned how to bind together internet interfaces. First, we shortly presented the network bonding. Then, we created a bonding interface with NetworkManager and networkd services. Next, we learned how to check the bonding setup and activity.

Finally, we introduced netplan, which translated the YAML configuration into configurations applicable to both of these services.

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