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Linux-Bridge（LBR）网络虚拟化实战

2023-11-10

1、Linux 网络虚拟化概述

1. 网络通信模型

Linux 系统的网络通信模型，即信息是如何从程序中发出，通过网络传输，再被另一个程序接收到的。整体上看，Linux 系统的通信过程无论按理论上的 OSI 七层模型，还是以实际上的 TCP/IP 四层模型来解构，都明显地呈现出“逐层调用，逐层封装”的特点，这种逐层处理的方式与栈结构，譬如程序执行时的方法栈很类似，因此它通常被称为“Linux 网络协议栈”，简称“网络栈”，有时也称“协议栈”。

下图体现了 Linux 网络通信过程与 OSI 或者 TCP/IP 模型的对应关系，也展示了网络栈中的数据流动的路径。

Linux 系统下的网络通信模型：

图中传输模型的左侧，特别标示出了网络栈在用户与内核空间的部分，可见几乎整个网络栈（应用层以下）都位于系统内核空间之中，之所以采用这种设计，主要是从数据安全隔离的角度出发来考虑的。由内核去处理网络报文的收发，无疑会有更高的执行开销，譬如数据在内核态和用户态之间来回拷贝的额外成本，因此会损失一些性能，但是能够保证应用程序无法窃听到或者去伪造另一个应用程序的通信内容。针对特别关注收发性能的应用场景，也有直接在用户空间中实现全套协议栈的旁路方案，譬如开源的Netmap以及 Intel 的DPDK，都能做到零拷贝收发网络数据包。

图中传输模型的箭头展示的是数据流动的方向，它体现了信息从程序中发出以后，到被另一个程序

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