9 月
13
2004

Linux ADSL Multipath Routing Solution

說明如何使用Linux 的 Equal-Cost MultiPath Routing (ECMP)

功能來實現兩條線路頻寬合用的功能

(cont)

Linux ADSL Multipath Routing Solution

By Tommy Wu

由於前些日子, 我所服務的單位, 決定將原本使用的專線退租, 改用 ADSL 來提供

上網的服務, 為了降低 ADSL 斷線無法連線的情形, 所以由 SeedNet, Hinet 各申

請了一條單機型的 T1/384 ADSL 來使用.

但是一般 ISP 業者似乎沒有提供兩條線路頻寬合用的服務, 更何況是使用兩家不同

ISP 的線路, 所以決定自己利用 Linux 的 Equal-Cost MultiPath Routing (ECMP)

功能來解決這個問題.

關於 ECMP 的設定說明, 可以參考

http://www.study-area.org/tips/m_routing.htm

初期, 我利用上述的功能來處理, 但是發現效率不怎麼好, 由於路由的決定, 並不

是依據 packet 來傳送, 所以出去的時候, 同一個 session 只會使用一條線路,

仍然會常常造成, 明明另一條線路沒有什麼流量, 但是大家都擠在同一條線路的情

形發生.

在 iproute2 的說明中有提到 equalize 參數, 會將 packet 分散到不同的線路上

面, 但是 kernel 需要另外的 patch 才能運作, 上網查了一下, 有找到下面這個

patch:

http://www.van-dijk.net/linuxkernel/200212/att-0980/01-equalize_2.4.18.patch

測試後發現的確可以同時使用不同的線路傳送 packet. 現在說明一下, 如何做到這

個功能:

1. 你必須要有 iproute2 套件. 另外由於要對 kernel 加上另外的 patch, 所以相關

的工具也是必要的.

2. 由 www.kernel.org 抓下 linux-2.4.18.tar.bz2 與上述的 patch.

上述的 patch, 我在 2.4.18 之後的版本都裝過, 都可以正常使用, 之前的 kernel

沒有試過, 並不清楚… 不過 2.4.18 應該算是 2.4 版本中最穩定的一個版本, 如

果你還在用舊的 kernel, 建議升級到這個版本.

[email protected]:/usr/src$ tar jxvf linux-2.4.18.tar.bz2

..

..

[email protected]:/usr/src$ cd linux

[email protected]:/usr/src/linux$ patch -p1 < ../01-equalize_2.4.18.patch
patching file Documentation/networking/load-balancing.txt

patching file include/linux/in_route.h

patching file net/ipv4/fib_semantics.c

patching file net/ipv4/ip_output.c

patching file net/ipv4/route.c

patching file net/ipv4/udp.c

這個 patch 並不會新增任何的設定, 所以你可以參考上述 ECMP 文件中的設定選

項來設定你的 kernel. 然後重新 make 一個新的 kernel 來使用. 我通常會選取

下面這幾個功能:

CONFIG_IP_MULTICAST=y

CONFIG_IP_ADVANCED_ROUTER=y

CONFIG_IP_MULTIPLE_TABLES=y

CONFIG_IP_ROUTE_FWMARK=y

CONFIG_IP_ROUTE_NAT=y

CONFIG_IP_ROUTE_MULTIPATH=y

CONFIG_IP_ROUTE_TOS=y

CONFIG_IP_ROUTE_VERBOSE=y

CONFIG_IP_ROUTE_LARGE_TABLES=y

3. 利用上面的 kernel 重新開機之後, 就應該可以使用 equalize 參數了. 多數的設

定都與上述的 ECMP 文件相同, 只是多了一個 equalize 參數. 舉例來說:

# 對外網卡

EXT_IF=”eth0″

# HiNet IP

EXT_IP1=”111.111.111.111″

EXT_MASK1=”24″

GW1=”111.111.111.1″

# SeedNet IP

EXT_IP2=”222.222.222.222″

EXT_MASK2=”24″

GW2=”222.222.222.1″

# 設定 ip

ip addr add $EXT_IP1/$EXT_MASK1 dev $EXT_IF

ip addr add $EXT_IP2/$EXT_MASK2 dev $EXT_IF

# 設定 HiNet routing

ip rule add from $EXT_IP1 lookup 201

ip route add default via $GW1 dev $EXT_IF table 201

# 設定 SeedNet routing

ip rule add from $EXT_IP2 lookup 202

ip route add default via $GW2 dev $EXT_IF table 202

# 設定 Default route

ip route replace default equalize \

nexthop via $GW1 dev $EXT_IF \

nexthop via $GW2 dev $EXT_IF

# 清除 route cache

ip route flush cache

利用上面的設定, 我們就可以將兩條線路合併使用. 以 T1/384 的 ADSL 來說, 一般

上傳的頻寬約可到 40KB 上下, 現在利用這個 patch, 我們上傳一個檔案試看看:

[email protected]:/usr/src$ ftp ftp.teatime.com.tw

Connected to www.teatime.com.tw.

220 ProFTPD 1.2.5rc1 Server (Debian) [211.23.144.122]

Name (ftp.teatime.com.tw:tommywu): tommy

331 Password required for tommy.

Password:

230 User tommy logged in.

Remote system type is UNIX.

Using binary mode to transfer files.

ftp> bin

200 Type set to I.

ftp> put patch-2.4.19-pre6.bz2

local: patch-2.4.19-pre6.bz2 remote: patch-2.4.19-pre6.bz2

200 PORT command successful.

150 Opening BINARY mode data connection for patch-2.4.19-pre6.bz2.

226 Transfer complete.

3858685 bytes sent in 49.92 secs (75.5 kB/s)

ftp> quit

221 Goodbye.

[email protected]:/usr/src$

可以超過 40KB, 也就是的確會同時使用到兩條線路來傳送.

如果有興趣, 可以到下列的網址查看流量:

http://fw1.tahsda.org.tw/stats/mrtg/

http://fw2.tahsda.org.tw/stats/mrtg/

要注意這只有出去的 packet 是我們這端所能控制的, 回來的 packet 就不是我們

可以控制了, 所以出去的流量在不同的線路上看起來是類似的, 但是回來的流量就

不一定了. 如果要控制進來的流量, 可能要利用 DNS 的方式來控制了.

接下來, 要考慮一條線路斷線時, 要改變 routing table 的設定. 由於 ADSL router

應該都有支援 SNMP 的功能, 所以我們可以利用 SNMP 來判斷是否斷線. 你要先確定你

的 linux 中有 snmpd, snmp 套件.

我們有兩種方式來處理, 第一種是利用 snmp traps.

以 arcatel 340 來說, 內定的 password 應該是 12345.

telnet 192.168.1.1 之後, 打入密碼, 在 > 符號打入 snmp, 就會進入 snmp> 設定

目錄, 打入 snmp trap help 有說明如下:

snmp trap add []

– add a trap destination

snmp trap delete []

– delete a trap destination

snmp trap flush – delete all trap destinations

snmp trap list – list trap destinations

假定你要收 trap 的 ip 是 192.168.1.254, 就打入

snmp trap add public 192.168.1.254

就可以了. 這樣就應該在該機器可以收到相對的 snmp traps.

以上面 Hinet/SeedNet 兩個線路來說, 如果要在同一網段上, 要先改變其中一個 ATU-R

的 ip 才可以, 內定都是 192.168.1.1, 我們把其中一個改成 192.168.1.2

然後在 192.168.1.254 機器上安裝 snmptrapd, 修改 /etc/snmp/snmptrapd.conf

加上下面兩行:

traphandle .1.3.6.1.6.3.1.1.5.2 /usr/local/bin/adsl_up

traphandle .1.3.6.1.6.3.1.1.5.3 /usr/local/bin/adsl_down

然後寫 adsl_up, adsl_down 兩個 script 來更改 route table.

內容大約是:

#!/bin/bash

read DUMMY_HOST

read ROUTE_IP

case “$ROUTE_IP” in

192.168.1.1)

ip route replace default ….

;;

*)

echo “snmp traps from unknown ip?”

esac

這樣子就會在每次斷線或恢復連線時收到 ATU-R 的通知了.

另外, 如果不想使用 snmp trap, 要使用 polling 的方式, 主動去查詢線路情形,

可以使用 snmpwalk 來處理, 用上面的例子, 可以先執行

snmpwalk 192.168.1.1 public interfaces.ifTable.ifEntry

會出現一堆資料, 看一下 adsl 在的 index 是 20.

interfaces.ifTable.ifEntry.ifDescr.20 = ADSL physical interface

interfaces.ifTable.ifEntry.ifType.20 = adsl(94)

線路狀態在

interfaces.ifTable.ifEntry.ifOperStatus.20 = up(1)

up(1) 表示連線中, 所以執行

snmpwalk 192.168.1.1 public interfaces.ifTable.ifEntry.ifOperStatus.20

會得到

interfaces.ifTable.ifEntry.ifOperStatus.20 = up(1)

當斷線時, 上面就不會在 up(1) 的狀態.

所以可以寫個 adsl_test 的 script

snmpwalk 192.168.1.1 public interfaces.ifTable.ifEntry.ifOperStatus.20 |

grep “up(1)” | wc -l

如果得到 0 就是斷線.

上面就是使用 snmpwalk 來查詢線路的方法. 這個我在 arcatel 340 上面使用,

可以正確得知線路的情形. 另外, 在我家的 cisco 677 上, 在 bridge mode 下,

使用 snmpwalk 查詢線路都是 up(1), 無法知道線路情形… 不過如有異動, 仍可

以收到對應的 snmp traps.

這兩種方式各有利弊, 第一種方式無法得知一開始的狀態, 第二種方式無法即時

得知狀態的改變, 所以通常會同時利用兩種方式來處理, 以上述的例子來說, 我

們可以使用下列的 script 來處理:

#!/bin/bash

# chk_adsl: check the status of ADSL and change routing table

# SNMP tree

SNMP_KEY=”interfaces.ifTable.ifEntry.ifOperStatus.20″

# 對外網卡

EXT_IF=”eth0″

# HiNet IP

EXT_ATUR1=”192.168.1.1″

EXT_IP1=”111.111.111.111″

EXT_MASK1=”24″

GW1=”111.111.111.1″

# SeedNet IP

EXT_ATUR2=”192.168.1.2″

EXT_IP2=”222.222.222.222″

EXT_MASK2=”24″

GW2=”222.222.222.1″

STATUS1=`snmpwalk $EXT_ATUR1 public $SNMP_KEY | grep “up(1)” | wc -l`

STATUS2=`snmpwalk $EXT_ATUR2 public $SNMP_KEY | grep “up(1)” | wc -l`

if [ “$STATUS1” = “0” ]; then

if [ “$STATUS2” = “0” ]; then

# ALL line down

echo -e “\n\

ALL ADSL DOWN!\n\

Date: $(date)\n\

Host: $(hostname)\n\

” | /bin/mail -s “$(date) ALL ADSL DOWN!” root

else

# ATUR1 down, ATUR2 up

echo -e “\n\

ADSL $EXT_ATUR1 DOWN!\n\

Date: $(date)\n\

Host: $(hostname)\n\

” | /bin/mail -s “$(date) ADSL $EXT_ATUR1 DOWN!” root

ip route relpace default via $GW2 dev $EXT_IF

ip route flush cache

fi

else

if [ “$STATUS2” = “0” ]; then

# ATUR1 up, ATUR2 down

echo -e “\n\

ADSL $EXT_ATUR2 DOWN!\n\

Date: $(date)\n\

Host: $(hostname)\n\

” | /bin/mail -s “$(date) ADSL $EXT_ATUR2 DOWN!” root

ip route relpace default via $GW1 dev $EXT_IF

ip route flush cache

else

# All line up

echo -e “\n\

ALL ADSL UP!\n\

Date: $(date)\n\

Host: $(hostname)\n\

” | /bin/mail -s “$(date) ALL ADSL UP!” root

ip route replace default equalize \

nexthop via $GW1 dev $EXT_IF \

nexthop via $GW2 dev $EXT_IF

ip route flush cache

fi

fi

利用上面的 script, 我們只要在 snmptrapd.conf 中將相關的 traphandle

指到這一個 script, 就可以依照線路的狀態來做對應的處理. 當然, 如果你

的線路不只兩條, 我想應該也可以照上面的作法自己試試看.

本文的最新版本可以由下列的網頁取得:

http://www.teatime.com.tw/~tommy/doc/multipath.txt

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