这篇文章将为大家详细讲解有关Linux 虚拟网络设备 veth-pair有什么用，小编觉得挺实用的，因此分享给大家做个参考，希望大家阅读完这篇文章后可以有所收获。
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顾名思义，veth-pair 就是一对的虚拟设备接口，和 tap/tun 设备不同的是，它都是成对出现的。一端连着协议栈，一端彼此相连着。如下图所示：
正因为有这个特性，它常常充当着一个桥梁，连接着各种虚拟网络设备，典型的例子像“两个 namespace 之间的连接”，“Bridge、OVS 之间的连接”，“Docker 容器之间的连接” 等等，以此构建出非常复杂的虚拟网络结构，比如 OpenStack Neutron。
我们给上图中的 veth0 和 veth2 分别配上 IP：10.1.1.2 和 10.1.1.3，然后从 veth0 ping 一下 veth2。理论上它们处于同网段，是能 ping 通的，但结果却是 ping 不通。
抓个包看看，tcpdump -nnt -i veth0
root@ubuntu:~# tcpdump -nnt -i veth0 tcpdump: verbose output suppressed, use -v or -vv for full protocol decode listening on veth0, link-type EN10MB (Ethernet), capture size 262144 bytes ARP, Request who-has 10.1.1.3 tell 10.1.1.2, length 28 ARP, Request who-has 10.1.1.3 tell 10.1.1.2, length 28
可以看到，由于 veth0 和 veth2 处于同一个网段，且是第一次连接，所以会事先发 ARP 包，但 veth2 并没有响应 ARP 包。
经查阅，这是由于我使用的 Ubuntu 系统内核中一些 ARP 相关的默认配置限制所导致的，需要修改一下配置项：
echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/veth2/accept_local echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/veth0/accept_local echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/rp_filter echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/veth0/rp_filter echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/veth2/rp_filter
完了再 ping 就行了。
root@ubuntu:~# ping -I veth0 10.1.1.3 -c 2 PING 10.1.1.3 (10.1.1.3) from 10.1.1.2 veth0: 56(84) bytes of data. 64 bytes from 10.1.1.3: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.047 ms 64 bytes from 10.1.1.3: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.064 ms --- 10.1.1.3 ping statistics --- 2 packets transmitted, 2 received, 0% packet loss, time 3008ms rtt min/avg/max/mdev = 0.047/0.072/0.113/0.025 ms
我们对这个通信过程比较感兴趣，可以抓包看看。
对于 veth0 口：
root@ubuntu:~# tcpdump -nnt -i veth0 tcpdump: verbose output suppressed, use -v or -vv for full protocol decode listening on veth0, link-type EN10MB (Ethernet), capture size 262144 bytes ARP, Request who-has 10.1.1.3 tell 10.1.1.2, length 28 ARP, Reply 10.1.1.3 is-at 5a:07:76:8e:fb:cd, length 28 IP 10.1.1.2 > 10.1.1.3: ICMP echo request, id 2189, seq 1, length 64 IP 10.1.1.2 > 10.1.1.3: ICMP echo request, id 2189, seq 2, length 64 IP 10.1.1.2 > 10.1.1.3: ICMP echo request, id 2189, seq 3, length 64 IP 10.1.1.2 > 10.1.1.3: ICMP echo request, id 2244, seq 1, length 64
对于 veth2 口：
root@ubuntu:~# tcpdump -nnt -i veth2 tcpdump: verbose output suppressed, use -v or -vv for full protocol decode listening on veth2, link-type EN10MB (Ethernet), capture size 262144 bytes ARP, Request who-has 10.1.1.3 tell 10.1.1.2, length 28 ARP, Reply 10.1.1.3 is-at 5a:07:76:8e:fb:cd, length 28 IP 10.1.1.2 > 10.1.1.3: ICMP echo request, id 2189, seq 1, length 64 IP 10.1.1.2 > 10.1.1.3: ICMP echo request, id 2189, seq 2, length 64 IP 10.1.1.2 > 10.1.1.3: ICMP echo request, id 2189, seq 3, length 64 IP 10.1.1.2 > 10.1.1.3: ICMP echo request, id 2244, seq 1, length 64
奇怪，我们并没有看到 ICMP 的 echo reply 包，那它是怎么 ping 通的？
其实这里 echo reply 走的是 localback 口，不信抓个包看看：
root@ubuntu:~# tcpdump -nnt -i lo tcpdump: verbose output suppressed, use -v or -vv for full protocol decode listening on lo, link-type EN10MB (Ethernet), capture size 262144 bytes IP 10.1.1.3 > 10.1.1.2: ICMP echo reply, id 2244, seq 1, length 64 IP 10.1.1.3 > 10.1.1.2: ICMP echo reply, id 2244, seq 2, length 64 IP 10.1.1.3 > 10.1.1.2: ICMP echo reply, id 2244, seq 3, length 64 IP 10.1.1.3 > 10.1.1.2: ICMP echo reply, id 2244, seq 4, length 64
为什么？
我们看下整个通信流程就明白了。
echo request，通过 socket 发给协议栈。ip route show table 0 查看）。整个过程如下图所示：
namespace 是 Linux 2.6.x 内核版本之后支持的特性，主要用于资源的隔离。有了 namespace，一个 Linux 系统就可以抽象出多个网络子系统，各子系统间都有自己的网络设备，协议栈等，彼此之间互不影响。
如果各个 namespace 之间需要通信，怎么办呢，答案就是用 veth-pair 来做桥梁。
根据连接的方式和规模，可以分为“直接相连”，“通过 Bridge 相连” 和 “通过 OVS 相连”。
直接相连是最简单的方式，如下图，一对 veth-pair 直接将两个 namespace 连接在一起。
给 veth-pair 配置 IP，测试连通性：
# 创建 namespace ip netns a ns1 ip netns a ns2 # 创建一对 veth-pair veth0 veth2 ip l a veth0 type veth peer name veth2 # 将 veth0 veth2 分别加入两个 ns ip l s veth0 netns ns1 ip l s veth2 netns ns2 # 给两个 veth0 veth2 配上 IP 并启用 ip netns exec ns1 ip a a 10.1.1.2/24 dev veth0 ip netns exec ns1 ip l s veth0 up ip netns exec ns2 ip a a 10.1.1.3/24 dev veth2 ip netns exec ns2 ip l s veth2 up # 从 veth0 ping veth2 [root@localhost ~]# ip netns exec ns1 ping 10.1.1.3 PING 10.1.1.3 (10.1.1.3) 56(84) bytes of data. 64 bytes from 10.1.1.3: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.073 ms 64 bytes from 10.1.1.3: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.068 ms --- 10.1.1.3 ping statistics --- 15 packets transmitted, 15 received, 0% packet loss, time 14000ms rtt min/avg/max/mdev = 0.068/0.084/0.201/0.032 ms
Linux Bridge 相当于一台交换机，可以中转两个 namespace 的流量，我们看看 veth-pair 在其中扮演什么角色。
如下图，两对 veth-pair 分别将两个 namespace 连到 Bridge 上。
同样给 veth-pair 配置 IP，测试其连通性：
# 首先创建 bridge br0 ip l a br0 type bridge ip l s br0 up # 然后创建两对 veth-pair ip l a veth0 type veth peer name br-veth0 ip l a veth2 type veth peer name br-veth2 # 分别将两对 veth-pair 加入两个 ns 和 br0 ip l s veth0 netns ns1 ip l s br-veth0 master br0 ip l s br-veth0 up ip l s veth2 netns ns2 ip l s br-veth2 master br0 ip l s br-veth2 up # 给两个 ns 中的 veth 配置 IP 并启用 ip netns exec ns1 ip a a 10.1.1.2/24 dev veth0 ip netns exec ns1 ip l s veth0 up ip netns exec ns2 ip a a 10.1.1.3/24 dev veth2 ip netns exec ns2 ip l s veth2 up # veth0 ping veth2 [root@localhost ~]# ip netns exec ns1 ping 10.1.1.3 PING 10.1.1.3 (10.1.1.3) 56(84) bytes of data. 64 bytes from 10.1.1.3: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.060 ms 64 bytes from 10.1.1.3: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.105 ms --- 10.1.1.3 ping statistics --- 2 packets transmitted, 2 received, 0% packet loss, time 999ms rtt min/avg/max/mdev = 0.060/0.082/0.105/0.024 ms
OVS 是第三方开源的 Bridge，功能比 Linux Bridge 要更强大，对于同样的实验，我们用 OVS 来看看是什么效果。
如下图所示：
同样测试两个 namespace 之间的连通性：
# 用 ovs 提供的命令创建一个 ovs bridge ovs-vsctl add-br ovs-br # 创建两对 veth-pair ip l a veth0 type veth peer name ovs-veth0 ip l a veth2 type veth peer name ovs-veth2 # 将 veth-pair 两端分别加入到 ns 和 ovs bridge 中 ip l s veth0 netns ns1 ovs-vsctl add-port ovs-br ovs-veth0 ip l s ovs-veth0 up ip l s veth2 netns ns2 ovs-vsctl add-port ovs-br ovs-veth2 ip l s ovs-veth2 up # 给 ns 中的 veth 配置 IP 并启用 ip netns exec ns1 ip a a 10.1.1.2/24 dev veth0 ip netns exec ns1 ip l s veth0 up ip netns exec ns2 ip a a 10.1.1.3/24 dev veth2 ip netns exec ns2 ip l s veth2 up # veth0 ping veth2 [root@localhost ~]# ip netns exec ns1 ping 10.1.1.3 PING 10.1.1.3 (10.1.1.3) 56(84) bytes of data. 64 bytes from 10.1.1.3: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.311 ms 64 bytes from 10.1.1.3: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.087 ms ^C --- 10.1.1.3 ping statistics --- 2 packets transmitted, 2 received, 0% packet loss, time 999ms rtt min/avg/max/mdev = 0.087/0.199/0.311/0.112 ms
关于Linux 虚拟网络设备 veth-pair有什么用就分享到这里了，希望以上内容可以对大家有一定的帮助，可以学到更多知识。如果觉得文章不错，可以把它分享出去让更多的人看到。