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覆盖: VLAN/bridge/bonding → tunneling (GRE/VXLAN/IPIP) → routing (FIB/FIB rules) → QoS (tc qdisc) → network namespace → TUN/TAP 内核版本: 2.6 ~ 6.x

虚拟网络设备

bridge: 软件交换机

// net/bridge/
// Linux bridge = 虚拟 L2 交换机
// 功能: MAC learning, STP (可选), VLAN filtering
// 典型用途: VM/容器之间的 L2 连通, 配合 veth pair

brctl addbr br0
brctl addif br0 eth0  // 物理口加入 bridge
ip link add veth0 type veth peer name veth1  // virtual ethernet pair
brctl addif br0 veth0  // 一头接 bridge, 另一头放容器 namespace

bonding: 链路聚合

bonding mode:
  balance-rr:   轮询 (TX 负载均衡)
  active-backup: 一主一备 (故障转移)
  balance-xor:  按 MAC hash
  802.3ad:      LACP 动态聚合

VLAN: 802.1Q

ip link add link eth0 name eth0.100 type vlan id 100
# → eth0.100: VLAN-tagged 子接口
# 内核自动加/剥 VLAN tag

隧道

# VXLAN 示例
ip link add vxlan0 type vxlan id 100 remote 10.0.0.2 dstport 4789 dev eth0

路由

// net/ipv4/fib_trie.c (FIB = Forwarding Information Base)
// Linux 路由是 FIB + FIB rules 两层结构:

// FIB rules (策略路由):
//   ip rule: 根据 src IP, fwmark, iif 选择路由表
//   默认: local (表 255) → main (表 254) → default (表 253)

// FIB (转发表):
//   LC-trie 实现 (最長前綴匹配, O(log n))
//   表项: prefix → nexthop + device

QoS: Traffic Control (tc)

// net/sched/
// tc 的排队规则 (qdisc) 栈:
//   root qdisc: 出站包的入口 (可能有子 class)
//   ingress qdisc: 入站入口 (少见)

// 常见 qdisc:
//   fq_codel: 公平队列 + 主动队列管理 (减少 bufferbloat, 默认)
//   cake:    家庭网关优化 (带宽整形 + 公平)
//   htb:     分层令牌桶 (带宽限制)
//   pfifo_fast: 简单的 FIFO (旧默认)

// BPF 也集成在 tc: 可挂 BPF 程序作为 classifier/action

Network Namespace

// net/core/net_namespace.c
// 每个 netns 有独立的:
//   - 网卡列表
//   - 路由表
//   - netfilter 规则
//   - socket 绑定

// 容器的基础: 
//   CLONE_NEWNET → 新 netns
//   veth pair 连接 host 和 container netns
//   bridge 把多个 container 连在一起

TUN/TAP

// drivers/net/tun.c
// TUN: L3 隧道 (IP 包, /dev/net/tun)
// TAP: L2 隧道 (Ethernet frame)

// 用户空间程序打开 /dev/net/tun → 读写 IP 包
//   → VPN (OpenVPN, WireGuard), VM (QEMU, Firecracker)

参考

• 源码⁠: net/bridge/, net/core/rtnetlink.c, net/sched/, drivers/net/tun.c, net/core/net_namespace.c
• 内核文档⁠: Documentation/networking/bridge.rst, Documentation/networking/ip-sysctl.rst

关键词: bridge, VLAN, VXLAN, tc, qdisc, network namespace, TUN/TAP