如何在CentOS/RHEL系统中使用带VLAN标记的以太网卡

发布时间：2021-09-28 14:38:10 作者：柒染
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# 如何在CentOS/RHEL系统中使用带VLAN标记的以太网卡

## 1. VLAN技术概述

### 1.1 什么是VLAN
虚拟局域网（VLAN, Virtual Local Area Network）是一种将物理网络划分为多个逻辑网络的技术。通过802.1Q协议标准，可以在单个物理网络接口上配置多个虚拟接口，每个虚拟接口对应不同的VLAN ID（1-4094）。

### 1.2 VLAN的主要优势
- **网络分段**：隔离广播域，提高网络安全性
- **资源优化**：更灵活地分配网络资源
- **管理简化**：基于逻辑而非物理拓扑进行网络管理
- **成本效益**：减少硬件需求，充分利用现有基础设施

## 2. 准备工作

### 2.1 硬件要求
- 支持802.1Q VLAN标记的网卡
- 支持VLAN的交换机（需预先配置好VLAN）

### 2.2 软件要求
- CentOS/RHEL 7或更高版本
- root或sudo权限
- 网络管理工具（NetworkManager或传统network服务）

### 2.3 检查网卡支持情况
```bash
# 检查是否加载了8021q模块
lsmod | grep 8021q

# 若无输出，则手动加载
sudo modprobe 8021q

# 永久生效（CentOS/RHEL 7+）
echo "8021q" | sudo tee /etc/modules-load.d/vlan.conf

3. 配置VLAN接口

3.1 使用nmcli配置（推荐）

创建VLAN连接

# 基本语法
sudo nmcli connection add type vlan con-name <连接名称> ifname <接口名称>.<VLAN ID> dev <物理接口> id <VLAN ID>

# 实际示例（创建VLAN ID为100的接口）
sudo nmcli connection add type vlan con-name vlan100 ifname eth0.100 dev eth0 id 100

配置IP地址

# 静态IP配置
sudo nmcli connection modify vlan100 ipv4.addresses 192.168.100.10/24
sudo nmcli connection modify vlan100 ipv4.gateway 192.168.100.1
sudo nmcli connection modify vlan100 ipv4.dns "8.8.8.8 8.8.4.4"
sudo nmcli connection modify vlan100 ipv4.method manual

# DHCP配置
sudo nmcli connection modify vlan100 ipv4.method auto

激活连接

sudo nmcli connection up vlan100

3.2 使用传统network服务配置（CentOS/RHEL 7）

创建VLAN配置文件

# 创建VLAN接口配置文件
sudo vi /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth0.100

文件内容示例：

DEVICE=eth0.100
BOOTPROTO=static
IPADDR=192.168.100.10
NETMASK=255.255.255.0
GATEWAY=192.168.100.1
ONBOOT=yes
VLAN=yes
PHYSDEV=eth0

重启网络服务

sudo systemctl restart network

3.3 使用ip命令临时配置

# 添加VLAN接口
sudo ip link add link eth0 name eth0.100 type vlan id 100

# 启用接口
sudo ip link set dev eth0.100 up

# 分配IP地址
sudo ip addr add 192.168.100.10/24 dev eth0.100

# 添加默认路由
sudo ip route add default via 192.168.100.1 dev eth0.100

4. 验证配置

4.1 检查VLAN接口状态

ip -d link show eth0.100
# 应看到类似以下输出：
# 4: eth0.100@eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UP mode DEFAULT group default qlen 1000
#    link/ether 00:0c:29:xx:xx:xx brd ff:ff:ff:ff:ff:ff promiscuity 0 
#    vlan protocol 802.1Q id 100 <REORDER_HDR>

4.2 测试网络连通性

ping 192.168.100.1

4.3 检查路由表

ip route show

5. 高级配置

5.1 多个VLAN配置

重复第3节步骤，为不同VLAN ID创建多个接口：

# 示例：添加VLAN 200
sudo nmcli connection add type vlan con-name vlan200 ifname eth0.200 dev eth0 id 200
sudo nmcli connection modify vlan200 ipv4.addresses 192.168.200.10/24
sudo nmcli connection modify vlan200 ipv4.method manual
sudo nmcli connection up vlan200

5.2 VLAN over Bonding接口

如果使用网卡绑定（bonding），需要先配置bonding接口：

# 创建bond0接口
sudo nmcli connection add type bond con-name bond0 ifname bond0 mode active-backup

# 添加从属接口
sudo nmcli connection add type bond-slave ifname eth0 master bond0
sudo nmcli connection add type bond-slave ifname eth1 master bond0

# 创建VLAN接口
sudo nmcli connection add type vlan con-name bond0.100 ifname bond0.100 dev bond0 id 100

5.3 防火墙配置

确保防火墙允许VLAN接口的流量：

# 对于firewalld
sudo firewall-cmd --permanent --zone=public --add-interface=eth0.100
sudo firewall-cmd --reload

# 或针对特定服务
sudo firewall-cmd --permanent --zone=public --add-service=http
sudo firewall-cmd --reload

6. 故障排除

6.1 常见问题及解决方案

VLAN接口无法ping通网关

检查交换机端口是否已正确配置为trunk模式
确认VLAN ID在两端匹配
验证物理接口状态：ip link show eth0
检查是否有冲突的NetworkManager连接：nmcli connection show

VLAN接口无法在重启后保持

确保配置文件中的ONBOOT=yes
检查8021q模块是否自动加载：lsmod | grep 8021q
对于NetworkManager配置，检查连接是否设置为自动连接：nmcli connection show vlan100 | grep autoconnect

6.2 实用诊断命令

# 查看内核VLAN信息
cat /proc/net/vlan/config

# 详细网络接口信息
ethtool -i eth0

# 检查网络流量
tcpdump -i eth0 -nn -e vlan

# 查看NetworkManager日志
journalctl -u NetworkManager -f

7. 性能优化建议

7.1 硬件加速

对于高性能场景，考虑： - 使用支持VLAN硬件卸载的网卡 - 启用GRO/GSO功能：

  ethtool -K eth0 gro on
  ethtool -K eth0 gso on

7.2 MTU考虑

如果使用Jumbo帧，确保整个网络路径支持：

ip link set dev eth0.100 mtu 9000

7.3 中断平衡

对于多队列网卡，优化IRQ分配：

# 查看当前设置
ethtool -l eth0

# 设置队列数（需网卡支持）
ethtool -L eth0 combined 8

8. 安全最佳实践

最小化VLAN数量：只配置必要的VLAN
私有VLAN：在敏感环境中考虑使用PVLAN
VLAN Hopping防护：
- 确保交换机禁用了DTP协议
- 将所有非trunk端口明确配置为access模式
日志监控：定期检查VLAN接口的异常流量

9. 自动化部署

9.1 使用Ansible部署VLAN

示例playbook片段：

- name: Configure VLAN
  hosts: servers
  tasks:
    - name: Ensure 8021q module is loaded
      modprobe:
        name: 8021q
        state: present
    
    - name: Create VLAN interface
      nmcli:
        type: vlan
        conn_name: "vlan{{ vlan_id }}"
        ifname: "{{ interface }}.{{ vlan_id }}"
        dev: "{{ interface }}"
        vlanid: "{{ vlan_id }}"
        ip4: "{{ ip_address }}"
        gw4: "{{ gateway }}"
        state: present

9.2 使用systemd-networkd（CentOS/RHEL 8+）

创建配置文件/etc/systemd/network/eth0.100.netdev：

[NetDev]
Name=eth0.100
Kind=vlan

[VLAN]
Id=100

创建网络配置/etc/systemd/network/eth0.100.network：

[Match]
Name=eth0.100

[Network]
Address=192.168.100.10/24
Gateway=192.168.100.1

10. 总结

在CentOS/RHEL系统上配置VLAN标记接口是一个相对简单的过程，但需要注意以下几点：

方法选择：根据系统版本选择nmcli（推荐）或传统network服务
配置验证：始终使用ip/ethtool等工具验证配置
持久性：确保配置在重启后仍然有效
网络协调：VLAN需要端到端配置，确保交换机设置正确

通过合理规划VLAN架构，可以显著提高企业网络的灵活性、安全性和管理效率。对于复杂环境，建议结合网络文档详细记录VLAN分配和使用情况。 “`