Jak skonfigurować bonding w Debian linux (eth0+wlan0)

W artykule poświęconym konfiguracji sieci WiFi na Debianie z wykorzystaniem narzędzia wpa_supplicant wspomniałem parę słów na temat interfejsu bond. Bonding na linux wykorzystywany jest w zasadzie do spięcia kilku interfejsów sieciowych, w tym przewodowych ( eth0 ) i bezprzewodowych ( wlan0 ) w jeden (zwykle bond0 ). Takie rozwiązanie sprawia, że w przypadku awarii któregoś z podpiętych interfejsów, my nie tracimy połączenia z siecią i nie musimy nic nigdzie przełączać, by to połączenie przywrócić. To rozwiązanie jest o tyle użyteczne, że w przypadku, gdy podepniemy przewód do gniazda RJ-45 w naszym laptopie, to komunikacja będzie odbywać się po kablu. Natomiast jeśli przewód zostanie odłączony, to system automatycznie przejdzie na komunikację bezprzewodową. W tym wpisie spróbujemy zaprojektować sobie właśnie tego typu mechanizm zarówno za sprawą pakietu ifupdown , gdzie konfiguracja interfejsów sieciowych jest zarządzana przez plik /etc/network/interfaces , jak i przy pomocy natywnego rozwiązania jakie oferuje systemd/networkd.

Sterowniki i firmware do karty WiFi

By nasza karta bezprzewodowa WiFi działała bez problemów z bonding'iem, musi być ona wspierana przez kernel linux'a. Dodatkowo, potrzebne nam będą odpowiednie pakiety z firmware. Na Debianie, wszystko to, co tyczy się firmware jest ulokowane w pakietach mających nazwę firmware-* , przykładowo: firmware-atheros . Przy pomocy narzędzia lspci możemy ustalić jaką mamy kartę WiFi w laptopie i w ten sposób dociągnąć stosowny pakiet za sprawą menadżera pakietów apt-get/aptitude .

Konfiguracja bonding'u przy pomocy ifupdown

Standardowo w Debianie do konfiguracji sieci wykorzystuje się pakiet ifupdown . Nie ma potrzeby jego ręcznej instalacji, bo powinien już siedzieć w naszym systemie. Musimy jednak doinstalować inny pakiet: ifenslave . Bez niego nie będziemy w stanie skonfigurować interfejsu bond0 . Poza tymi pakietami, potrzebny nam będzie też moduł kernela bonding , który musimy załadować wraz ze startem systemu. Dopisujemy zatem do pliku /etc/modules tę poniższą linijkę:

bonding

Konfiguracja interfejsu bond0 może być podana bezpośrednio przy ładowaniu modułu jako jego opcje. My jednak ten interfejs skonfigurujemy sobie przez plik /etc/network/interfaces . U mnie ten plik wygląda mniej więcej tak:

source /etc/network/interfaces.d/*

auto lo
iface lo inet loopback

auto bond0
iface bond0 inet dhcp
    metric 10
    bond-mode active-backup
    bond-miimon 100
    bond-downdelay 200
    bond-updelay 200
    bond-primary eth0
    bond-primary-reselect always
    bond-fail-over-mac none
    bond-slaves eth0 wlan0

allow-bond0 wlan0
iface wlan0 inet manual
    bond-give-a-chance 2
    wpa-driver nl80211
    wpa-debug-level -1
    wpa-conf /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf

Jak można wyżej zauważyć, nie mamy tam bloku odpowiedzialnego za konfigurację interfejsu przewodowego eth0 , a to z tego względu, że nie jest ona konieczna. Natomiast wymagany jest blok z konfiguracją interfejsu bezprzewodowego wlan0 . To w nim określamy kilka niezbędnych parametrów dla połączenia WiFi.

Wyjaśnienie opcji użytych w bloku iface wlan0 :

• bond-give-a-chance -- czeka określoną ilość sekund po podniesieniu interfejsu bezprzewodowego. Chodzi o opóźnienia związane z procesem logowania do sieci.
• wpa-driver -- sterownik dla karty WiFi. Zwykle tutaj wykorzystywany jest nl80211 ale w przypadku niektórych kart może być wymagane ustawienie tutaj wext .
• wpa-debug-level -- obniża poziom logowania, tak by nie łapać komunikatów WPA: Group rekeying completed .
• wpa-conf -- plik z konfiguracją sieci WiFi (np. dane logowania).

Przydałoby się także kilka słów wyjaśnień dotyczących samego bloku iface bond0 . Każdy interfejs, nawet te wirtualne, muszą posiadać jakiś adres MAC. Jako, że pod interfejs bond0 są podpięte dwa fizyczne interfejsy, to każdy z nich ma inny adres MAC. Gdy opcja bond-fail-over-mac jest ustawiona na none , wszystkie zniewolone interfejsy, w tym sam interfejs bond0 , mają ustawiony dokładnie ten sam adres MAC. Adres MAC jest pobierany z pierwszego interfejsu określonego w bond-slaves . Zatem interfejs bond0 będzie miał taki sam MAC, co interfejs eth0 . Każdy dodatkowy interfejs podczepiany pod interfejs bond0 , również będzie miał ten sam adres MAC. Chodzi generalnie o to, że standard IEEE 802.11 nie zezwala na transmisję pakietów o innym adresie MAC niż ten przypisany na sztywno bezprzewodowej karcie sieciowej. Dlatego też ten adres MAC musi pasować do tego, który jest ustawiony na interfejsie bond0 .

Opcje bond-downdelay oraz bond-updelay odpowiadają za czas (ms) podnoszenia i opuszczania interfejsów. Ważne jest, by ustawić je na wielokrotność wartości określonej przez parametr bond-miimon . Dalej mamy już tylko zdefiniowany główny interfejs na pozycji bond-primary oraz politykę jego wybierania w bond-primary-reselect . W przypadku, gdy bond-primary-reselect jest ustawiony na always , interfejs określony w bond-primary będzie ustawiany jako główny za każdym razem, gdy będzie dostępny. Takie zachowanie przydaje się w przypadku, gdy w bond-mode określimy active-backup . Ten tryb, jak nazwa sugeruje, ma na celu wykorzystanie tylko jednego interfejsu w tym samym czasie, ze wskazaniem na interfejs przewodowy eth0 . Gdy zdarzy się taka sytuacja, że odłączymy przewód sieciowy od portu RJ-45, to ten interfejs zostanie wyłączony i jednocześnie zostanie aktywowany interfejs bezprzewodowy. Natomiast w przypadku, gdy podłączymy kabel ponownie, to pakiety znów będą lecieć przez ten interfejs przewodowy.

Jeśli chodzi zaś o konfigurację samej sieci WiFi, to została ona opisana w osobnym artykule i nie będę poruszał tutaj tego tematu.

Konfiguracja bonding'u w systemd/networkd

Konfiguracja interfejsu bond0 w systemd/networkd przebiega nieco inaczej. Niemniej jednak, nic nie stoi na przeszkodzie, by wykorzystywać ten powyższy mechanizm zamiast natywnego rozwiązania oferowanego przez systemd. Jeśli jednak chcielibyśmy się ograniczyć jedynie do systemd, to musimy poczynić szereg zmian w konfiguracji systemu.

Przede wszystkim musimy wyłączyć usługi networking.service i ifupdown-wait-online oraz dezaktywować je, tak by nie były uruchamiane wraz ze startem systemu:

# systemctl stop networking.service ifupdown-wait-online.service
# systemctl disable networking.service ifupdown-wait-online.service

Jeśli mamy załadowany moduł bonding to musimy go wyładować:

# modprobe -r bonding

Odinstalować trzeba także pakiet ifenslave oraz usunąć linijkę z modułem z pliku /etc/modules . W ten sposób powrócimy do pozycji wyjściowej z początku artykułu.

Następnie włączamy szereg usług dostarczanych z systemd:

# systemctl enable \
            systemd-networkd.service \
            systemd-networkd.socket \
            systemd-networkd-wait-online.service \
            systemd-timesyncd.service

Dodajemy do pliku /etc/modprobe.d/modules.conf opcję dla modułu bonding , który będzie ładowany automatycznie za sprawą systemd:

options bonding max_bonds=0

Widoczny wyżej parametr max_bonds trzeba ustawić na 0 , a to z tego względu, że zapobiegnie to tworzeniu interfejsu bond0 tuż po załadowaniu modułu. Ten interfejs będzie tworzony i zarządzany przez systemd. W przypadku, gdy nie dodamy tej opcji, to możemy mieć problem z konfiguracją interfejsu bond0.

Tworzymy teraz kilka plików w katalogu /etc/systemd/network/ . Poniżej przykłady.

Plik 10-bond0.netdev :

[NetDev]
Description=Net device for bond0
Name=bond0
Kind=bond

[Bond]
Mode=active-backup
MIIMonitorSec=100ms
UpDelaySec=200ms
DownDelaySec=200ms
FailOverMACPolicy=none
PrimaryReselectPolicy=always
LACPTransmitRate=fast
MinLinks=1

Sekcja [NetDev] ma za zadanie utworzyć interfejs rodzaju bond i nadać mu nazwę bond0 . Zaś zwrotka [Bond] konfiguruje moduł kernela bonding . W zasadzie wszystkie opcje określone tutaj zostały już wyjaśnione przy okazji analizowania pliku /etc/network/interfaces . Jedyne co, to na wyjaśnienie zasługuje MinLinks , który odpowiada za wskazanie systemowi czy ten interfejs bond0 działa prawidłowo. Jeśli tylko jeden z interfejsów eth0 lub wlan0 będzie nieaktywny (bo o to nam chodzi), to wtedy interfejs bond0 nie zostanie oznaczony jako niedziałający.

Plik 30-bond0-eth0.network :

[Match]
MACAddress=00:21:cc:c3:05:b0

[Network]
Description=Slave eth0 interface for bond0
Bond=bond0
PrimarySlave=yes

Plik 30-bond0-wlan0.network :

[Match]
MACAddress=60:67:20:42:56:9c

[Network]
Description=Slave wlan0 interface for bond0
Bond=bond0

Te dwa pliki ( 30-bond0-eth0.network oraz 30-bond0-wlan0.network ) mają zbliżoną zawartość z racji, że przy ich pomocy określamy interfejsy, które będą podpięte pod mechanizm bonding'u. W sekcji [Match] podajemy adres MAC interfejsu eth0 i wlan0 , zaś w sekcji [Network] wskazujemy interfejs bond0 , bo to pod niego podpinamy te dwa fizyczne interfejsy. Dodatkowo, w przypadku przewodowego interfejsu określony został jeszcze parametr PrimarySlave=yes , który czyni z interfejsu przewodowego główny interfejs bonding'u -- to nim będą płynąć pakiety nawet w przypadku, gdy połączenie WiFi zostanie nawiązane.

Plik 40-bond.network :

[Match]
Name=bond0

[Link]
RequiredForOnline=yes

[Network]
Description=Bonding of eth0 and wlan0
DHCP=ipv4
DHCPServer=no
LinkLocalAddressing=no
DNS=127.0.2.1
IPForward=no
IPMasquerade=no
IPv6PrivacyExtensions=kernel

[DHCPv4]
UseDNS=no
RoutesToDNS=no
UseSIP=no
UseMTU=yes
UseNTP=no
SendHostname=no
UseHostname=no
UseDomains=no
UseRoutes=yes
UseTimezone=no
MaxAttempts=4
SendRelease=yes

Tutaj już jak widać tych parametrów jest nieco więcej. W sekcji [Match] określamy interfejs bond0 , który za sprawą RequiredForOnline=yes będzie traktowany jako swojego rodzaju główny interfejs sieciowy maszyny, na którego konfigurację system będzie czekał podczas startu komputera. W zwrotce [Network] określone zostały standardowe parametry konfiguracji interfejsu sieciowego, ze wskazaniem na uzyskanie tej konfiguracji via protokół DHCP. Ostatnia sekcja, tj. [DHCPv4] , tyczy się konfiguracji samego protokołu DHCP dla IPv4. Te wszystkie wymienione wyżej parametry są dokładniej opisane w dokumentacji systemd.

By całość nam jeszcze zadziałała, musimy włączyć usługę wpa_supplicant na interfejsie wlan0, która uwierzytelni nas w sieci bezprzewodowej, do której mamy zamiar się podłączyć:

# systemctl enable wpa_supplicant.service wpa_supplicant@wlan0.service

Pozostało nam już tylko uruchomienie całego mechanizmu:

# systemctl start systemd-networkd

W logu systemowym zaś powinniśmy odnotować m.in. ten poniższy komunikat:

systemd-networkd[43223]: bond0: DHCPv4 address 192.168.1.150/24 via 192.168.1.1
systemd-networkd[43223]: bond0: Configured

Zaś narzędzie networkctl powinno nam zwrócić poniższą konfigurację:

# networkctl
IDX LINK  TYPE     OPERATIONAL SETUP
  1 lo    loopback carrier     unmanaged
  2 eth0  ether    enslaved    configured
  3 wlan0 wlan     enslaved    unmanaged
  4 bond0 bond     routable    configured

4 links listed.