Linux 虚拟网络设备详解之 Bridge 网桥

前面几篇文章介绍了 tap/tun、veth-pair，今天这篇来看看 Bridge。

Bridge 是什么

同 tap/tun、veth-pair 一样，Bridge 也是一种虚拟网络设备，所以具备虚拟网络设备的所有特性，比如可以配置 IP、MAC 等。

除此之外，Bridge 还是一个交换机，具有交换机所有的功能。

对于普通的网络设备，就像一个管道，只有两端，数据从一端进，从另一端出。而 Bridge 有多个端口，数据可以从多个端口进，从多个端口出。

Bridge 的这个特性让它可以接入其他的网络设备，比如物理设备、虚拟设备、VLAN 设备等。Bridge 通常充当主设备，其他设备为从设备，这样的效果就等同于物理交换机的端口连接了一根网线。比如下面这幅图通过 Bridge 连接两个 VM 的 tap 虚拟网卡和物理网卡 eth0。

VM 同主机通信

以这个图来简单说明下，借助 Bridge 来完成同主机两台 VM 的之间的通信流程。

首先准备一个 centos 或 ubuntu 虚拟机，然后创建一个 bridge：

代码语言：javascript复制

ip link add br0 type bridge
ip link set br0 up

然后通过 virt-manager 创建两个 kvm 虚拟机：kvm1 和 kvm2（前提得支持嵌套虚拟化），将它们的 vNIC 挂到 br0 上，如下图：

kvm 虚机会使用 tap 设备作为它的虚拟网卡，我们验证下：

代码语言：javascript复制

# ps -ef | grep kvm1
libvirt       3549     1  87 ?        00:22:09 qemu-system-x86_64 -enable-kvm -name kvm1 ... -netdev tap,fd=26,id=hostnet0,vhost=on,vhostfd=28 ...

可以看到，其中网络部分参数，-netdev tap,fd=26 表示的就是连接主机上的 tap 设备。

创建的 fd=26 为读写 /dev/net/tun 的文件描述符。

使用 lsof -p 3549 验证下：

代码语言：javascript复制

# lsof -p 3549
COMMAND    PID USER   FD      TYPE             DEVICE    SIZE/OFF     NODE NAME
...
qemu-system 3549  libvirt-qemu   26u      CHR             10,200         0t107    135 /dev/net/tun
...

可以看到，PID 为 3549 的进程打开了文件 /dev/net/tun，分配的文件描述符 fd 为 26。

因此，我们可以得出以下结论：在 kvm 虚机启动时，会向内核注册 tap 虚拟网卡，同时打开设备文件 /dev/net/tun，拿到文件描述符 fd，然后将 fd 和 tap 关联，tap 就成了一端连接着用户空间的 qemu-kvm，一端连着主机上的 bridge 的端口，促使两者完成通信。

下面分别给两虚机配上 IP：10.1.1.2/24 和 10.1.1.3/24，ping 一下：