2. 网卡Bonding基础：Linux Bonding模式概述（mode 0-6）

网卡Bonding（亦称网卡绑定、链路聚合）是将多块物理网卡虚拟成一块逻辑网卡的技术，在DPDK主备切换延迟测试中，Bonding模式直接决定了故障检测与切换的底层行为。Linux内核自2.4.12起原生支持Bonding驱动，共定义7种工作模式（mode 0～6）。理解每种模式的收发策略、故障切换机制和适用场景，是后续进行DPDK Bonding故障注入与延迟测量的前提。

2.1 模式总览与对比

下表汇总了Linux Bonding七种模式的基本特性、是否需要交换机支持、以及故障切换行为。建议在阅读后续详细说明前先建立整体认知。

2.2 各模式详细解析

2.2.1 mode 0 — balance-rr（轮询模式）

数据包按顺序依次从每个slave端口发出。例如有2块网卡，第1个包走eth0，第2个包走eth1，第3个包走eth0，以此类推。接收端无特殊策略，由交换机根据MAC地址或端口转发。

• 优点：理论上可实现N倍线速吞吐（N为slave数量），负载最均衡。
• 缺点：同一TCP流的数据包可能走不同路径，导致接收端乱序，TCP性能下降。
• 故障切换：链路故障时，Bonding驱动立即将故障端口从轮询列表移除，切换延迟极低（微秒级），但乱序风险依然存在。

2.2.2 mode 1 — active-backup（主备模式）

同一时刻只有一块网卡（active slave）负责收发数据，其余网卡处于备份状态。当active slave链路故障时，Bonding驱动自动切换到下一个可用的backup slave。

• 优点：实现简单，无需交换机特殊配置；不会出现乱序；切换逻辑清晰。
• 缺点：总带宽受限于单块网卡，无法利用多网卡并行吞吐。
• 故障切换：切换延迟由链路检测机制决定（MII监控或ARP监控），默认100ms轮询间隔，可调至10ms甚至更低。这是DPDK主备切换延迟测试的核心关注点。

2.2.3 mode 2 — balance-xor（XOR哈希模式）

根据源MAC、目的MAC、源IP、目的IP或端口号的XOR哈希值，选择固定的slave端口发送数据包。同一TCP流的所有包始终走同一端口，避免乱序。

• 优点：无乱序问题，负载均衡粒度适中。
• 缺点：哈希冲突可能导致负载不均；交换机需配置静态链路聚合（或支持EtherChannel）。
• 故障切换：链路故障时，哈希表重新计算，受影响流切换到新端口，切换延迟取决于哈希重算时间。

2.2.4 mode 3 — broadcast（广播模式）

每个数据包在所有slave端口上同时发送。接收端会收到多份相同数据包，由上层协议去重。

• 优点：极高的冗余可靠性，单链路故障不影响数据送达。
• 缺点：带宽浪费严重，总吞吐受限于最慢链路。
• 故障切换：无切换延迟概念——所有端口始终在发送，故障仅意味着少一份副本。

2.2.5 mode 4 — 802.3ad（LACP动态聚合模式）

通过LACP（Link Aggregation Control Protocol）与交换机动态协商聚合组，使用XOR哈希分发数据包。这是数据中心最常用的标准聚合模式。

• 优点：标准化、与交换机自动协商、支持动态增减链路。
• 缺点：交换机必须支持LACP；配置复杂度高；切换依赖LACP协商时间（通常3～5秒）。
• 故障切换：链路故障后，LACP协议需重新协商聚合组，切换延迟通常在秒级，不适合对切换时间敏感的场景。

2.2.6 mode 5 — balance-tlb（自适应发送负载均衡）

发送流量根据各slave的实时负载动态分配，接收端仍由当前active slave处理。无需交换机特殊支持。

• 优点：发送端自动负载均衡，适应流量变化。
• 缺点：接收端存在单点瓶颈；驱动层实现复杂。
• 故障切换：发送端切换由驱动动态调整，接收端切换需ARP协商。

2.2.7 mode 6 — balance-alb（自适应收发负载均衡）

在mode 5基础上增加了接收端负载均衡，通过ARP协商使不同对端将数据发送到不同slave的MAC地址。

• 优点：收发双向负载均衡，无需交换机支持。
• 缺点：ARP协商增加网络开销；对端设备必须响应ARP。
• 故障切换：收发切换独立进行，逻辑复杂，切换延迟可能不一致。

2.3 Bonding模式选择与切换延迟关系

在DPDK主备切换延迟测试中，模式选择直接影响测试方法和结果解读。下图展示了三种典型模式在链路故障时的切换路径差异。

2.4 内核Bonding配置示例

在Linux系统中，可通过sysfs或ifenslave工具配置Bonding。以下示例展示如何创建mode 1（active-backup）绑定，并设置MII监控间隔为50ms。

# 加载Bonding内核模块，指定模式与监控参数
modprobe bonding mode=1 miimon=50

# 创建bond0接口并绑定两块物理网卡
ip link add bond0 type bond mode 1 miimon 50
ip link set eth0 master bond0
ip link set eth1 master bond0

# 配置bond0 IP地址并启用
ip addr add 192.168.1.100/24 dev bond0
ip link set bond0 up

# 查看当前active slave
cat /sys/class/net/bond0/bonding/active_slave

# 手动触发主备切换（将eth0设为备用）
echo "eth1" > /sys/class/net/bond0/bonding/active_slave

2.5 模式选择对DPDK测试的影响

针对本课程的核心目标——主备切换延迟测试，给出以下模式选择建议：