多网卡绑定技术详解

在存储系统中为了提高后端设备的吞吐量，往往需要采用多网卡绑定技术。例如，后端存储最大能够提供300MB/s的吞吐量，因此需要采用3块1Gps的网卡并发传输才可以达到峰值性能。那么，从研发的角度来看如何实现多网卡绑定呢？这里对提高吞吐量用途的多网卡绑定技术进行深入分析。

多网卡绑定一方面能够提高网络吞吐量，另一方面也可以增强网络高可用。这里对高可用应用的多网卡绑定技术不做讨论。从软件的角度来看，多网卡绑定实际上只需要提供一个额外的bond驱动程序即可，通过该虚拟网卡驱动程序可以将实际多块网卡屏蔽，对TCP/IP协议层而言只存在一个Bond网卡。在Bond驱动程序中实现网络流量的负载平衡（load balance），将一个网络请求重定位到不同的网卡（NIC）上，以此来提高总体网络的性能。多网卡绑定的软件层次架构如下图所示：

考虑一下，为了绑定多块网卡，其技术难点在于什么地方？网络交换机是通过物理地址进行端口路由的，对于不支持IEEE802.3ab协议的普通交换机而言，其只能连接不同物理地址的网卡，否则交换机将会无法正常工作。每个网络适配器具备一个IP地址，而每个IP地址又通过ARP协议和一个MAC地址绑定在一起。由此分析，在没有交换机的配合下，我们很难实现想象中完美的多网卡绑定通信模型：

如果ARP协议能够支持将一个IP地址映射到多个MAC地址，那么在Bond驱动层我们完全可以实现上图所示的多网卡绑定通信模型。在实际IP网络中，为了达到上述绑定效果，需要交换机的802.3ab协议支持，通过交换机实现round robin方式的网卡绑定，纯软件方法无法做到。基于802.3ab协议的多网卡绑定如下图所示：