1 IPv6 vs IPv4使用差异说明
1.1 约束限制
- chrony支持全局地址(global address),不支持链路本地地址(link-local address)。
- Firefox支持通过http/https协议访问全局地址(global address),不支持链路本地地址(link-local address)。
1.2 配置说明
1.2.1 设置接口设备MTU值
1.2.1.1 概述
IPv6场景中会发现整个路由路径中的最小mtu的值作为当前链接的PMTU的值,源端根据PMTU的值确定是否进行分片发送,而在整个路径中的其它设备将不再需要进行分片处理,从而可以降低中间路由设备的负载大小。其中IPv6 PMTU设置的最小值为1280。
1.2.1.2 设置接口设备的mtu
如果在配置了IPv6地址的接口上设置mtu的值小于1280(IPv6 PMTU设置的最小值),则会导致该接口的IPv6地址被删除。并且无法再次添加IPv6地址。所以在IPv6场景中,对接口设备的mtu的配置一定要大于等于1280。 请在root权限下运行如下命令查看具体现象:
[root@superman-21 ~]# ip add show ens33
2: ens33: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc fq_codel state UP group default qlen 1000
link/ether 00:0c:29:96:c9:d7 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
altname enp2s1
inet 192.168.0.21/24 brd 192.168.0.255 scope global noprefixroute ens33
valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 fe80::9393:f6ae:ced9:7759/64 scope link noprefixroute
valid_lft forever preferred_lft forever
[root@superman-21 ~]#
[root@superman-21 ~]# ip link set dev ens33 mtu 1200
[root@superman-21 ~]#
[root@superman-21 ~]# ip add show ens33
2: ens33: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1200 qdisc fq_codel state UP group default qlen 1000
link/ether 00:0c:29:96:c9:d7 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
altname enp2s1
inet 192.168.0.21/24 brd 192.168.0.255 scope global noprefixroute ens33
valid_lft forever preferred_lft forever
[root@superman-21 ~]#
[root@superman-21 ~]# ip addr add fe80::9393:f6ae:ced9:7759/64 dev ens33
RTNETLINK answers: Invalid argument
[root@superman-21 ~]#
[root@superman-21 ~]# ip link set dev ens33 mtu 1500
[root@superman-21 ~]#
[root@superman-21 ~]# ip add show ens33
2: ens33: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc fq_codel state UP group default qlen 1000
link/ether 00:0c:29:96:c9:d7 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
altname enp2s1
inet 192.168.0.21/24 brd 192.168.0.255 scope global noprefixroute ens33
valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 fe80::20c:29ff:fe96:c9d7/64 scope link
valid_lft forever preferred_lft forever
[root@superman-21 ~]#
[root@superman-21 ~]# ip addr add 2001:222::2/64 dev ens33
[root@superman-21 ~]#
[root@superman-21 ~]# ip add show ens33
2: ens33: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc fq_codel state UP group default qlen 1000
link/ether 00:0c:29:96:c9:d7 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
altname enp2s1
inet 192.168.0.21/24 brd 192.168.0.255 scope global noprefixroute ens33
valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 2001:222::2/64 scope global
valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 fe80::20c:29ff:fe96:c9d7/64 scope link
valid_lft forever preferred_lft forever
[root@superman-21 ~]#
1.2.2 有状态自动配置IPv6地址
1.2.2.1 概述
IPv6与IPv4都可以在root权限下通过DHCP的方式获得IP地址。IPv6地址有两种配置方式:无状态自动配置和有状态自动配置。
-
无状态自动配置
不需要DHCP服务进行管理,设备根据网络RA(路由公告)获得网络前缀,或者link-local地址为固定fe80::。而接口ID则根据ifcfg配置IPV6_ADDR_GEN_MODE的具体设置来进行自动获得:
- IPv6_ADDR_GEN_MODE=“stable-privacy” 则根据设备及网络环境来确定一个随机接口ID。
- IPv6_ADDR_GEN_MODE=“EUI64” 则根据设备MAC地址来确定接口ID。
-
有状态自动配置:需要DHCP服务器进行管理分配,服从DHCPv6协议来从DHCPv6服务器端租赁IPv6地址。
在有状态自动配置IPv6地址时,DHCPv6服务端可以通过客户端设置的vendor class将客户端进行分类,不同类别分配不同地址段的IPv6地址。在IPv4场景中,客户端可以直接用dhclient的-V选项来设置vendor-class-identifier,DHCP服务端在配置文件中根据vendor-class-identifier来对客户端进行分类处理。而IPv6场景中,如果使用同样的方法对客户端分类,则分类并不会生效。
dhclient -6 <interface> -V <vendor-class-identifier string> <interface>
这是由于DHCPv6和DHCP协议存在较大差异,DHCPv6的可选项中使用vendor-class-option替代了DHCP中的vendor-class-identifier。而dhclient的-V选项并不能设置vendor-class-option。
1.2.2.2 有状态自动配置IPv6地址时dhclient设置vendor class方法
-
在客户端使用配置文件方式添加对vendor class的设置,使用方法如下:
客户端配置文件(/etc/dhcp/dhclient6.conf),文件位置可以自定义,在使用时需要通过dhclient -cf选项来指定配置文件:
option dhcp6.vendor-class code 16 = {integer 32, integer 16, string}; interface "ens33" { send dhcp6.vendor-class <Enterprise-ID number> <vendor class string length> <vendor class string>; }
说明:
- <Enterprise-ID number>,32位整型数字,企业标识号,企业通过IANA注册。
- <vendor class string length>,16位整型数字,vendor class字符串长度。
- <vendor class string>,要设置的vendor class字符串,例如:“HWHW”。
客户端使用方法:
dhclient -6 <interface> -cf /etc/dhcp/dhclient6.conf
-
DHCPv6服务端配置文件(/etc/dhcp/dhcpd6.conf),需要dhcpd -cf选项来指定该配置文件:
option dhcp6.vendor-class code 16 = {integer 32, integer 16, string}; subnet6 fc00:4:12:ffff::/64 { class "hw" { match if substring ( option dhcp6.vendor-class, 6, 10 ) = "HWHW"; } pool6 { allow members of "hw"; range6 fc00:4:12:ffff::ff10 fc00:4:12:ffff::ff20; } pool6 { allow unknown clients; range6 fc00:4:12:ffff::100 fc00:4:12:ffff::120; } }
说明: substring ( option dhcp6.vendor-class, 6, 10 ) 其中子字符串的开始位置为6,因为前面包含4个字节的<Enterprise-ID number>和2个字节的<string length>。而子字符串的结束位置为:6+<vendor class string length>。这里vendor class string为“HWHW”,字符串的长度为4,所以子字符串的结束位置为6+4=10。用户可以根据实际需要来确定<vendor class string>及相应的<vendor class string length>。
服务端使用方法:
# dhcpd -6 -cf /etc/dhcp/dhcpd6.conf <interface>
1.2.3 内核支持socket相关系统调用
1.2.3.1 概述
IPv6地址长度扩展到128比特,所以有足够的IPv6地址可供分配使用。同时IPv6头相比IPv4头进行了简化,并增强了IPv6的自动配置功能。IPv6地址分为单播地址,组播地址和任意播地址。常用的单播地址又包含:链路本地地址(link-local address),唯一本地地址(Unique local address)和全局地址(global address)。由于IPv6的全局地址十分充足,唯一本地地址一般不被使用(其前身为站点本地地址(site-local address),已于2004年被废弃)。当前主要使用的单播地址为:链路本地地址(link-local address)和全局地址(global address)。当前内核支持socket系统调用,在使用单播地址的链路本地地址和全局地址时存在差异。
1.2.3.2 link-local地址和global地址在socket调用时的差异
RFC 2553: Basic Socket Interface Extensions for IPv6 定义sockaddr_in6的数据结构如下;
struct sockaddr_in6 {
uint8_t sin6_len; /* length of this struct */
sa_family_t sin6_family; /* AF_INET6 */
in_port_t sin6_port; /* transport layer port # */
uint32_t sin6_flowinfo; /* IPv6 flow information */
struct in6_addr sin6_addr; /* IPv6 address */
uint32_t sin6_scope_id; /* set of interfaces for a scope */
};
说明: sin6_scope_id: 32位整型,对于链路本地地址(link-local address),对于链路范围的sin6_addr,它可以用来标识指定的接口索引号。如果是站点范围的sin6_addr,则用来作为站点的标识符(站点本地地址已被抛弃)。
在使用link-local地址进行socket通信时,在构造目的地址时,需要制定该地址所对应的接口索引号。一般可以通过if_nametoindex函数将接口名转化为接口索引号。具体方式如下,
int port = 1234;
int sk_fd;
int iff_index = 0;
char iff_name[100] = "ens33";
char * ll_addr[100] = "fe80::123:456:789";
struct sockaddr_in6 server_addr;
memset(&server_addr,0,sizeof(structsockaddr_in6));
iff_index=if_nametoindex(iff_name);
server_addr.sin6_family=AF_INET6;
server_addr.sin6_port=htons(port);
server_addr.sin6_scope_id=iff_index;
inet_pton(AF_INET6, ll_addr, &(server_addr.sin6_addr));
sk_fd=socket(AF_INET6, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
connect(sk_fd, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(struct sockaddr_in6));
1.2.4 IPv4的dhclient守护进程持久化配置
1.2.4.1 概述
通过NetworkManager服务来管理网络服务时,如果接口ifcfg-<interface-name>配置文件中配置了DHCP方式获得IP地址,则相应地NetworkManager服务会拉起dhclient守护进程来通过DHCP协议方式来从DHCP服务器获取IP地址。
dhclient提供了"-1"选项来决定dhclient进程在未获得DHCP服务响应时,是会不断持久化尝试请求地址还是会尝试时间超时后退出。针对IPv4的dhclient守护进程,可以在ifcfg-<interface-name>配置文件中设置PERSISTENT_DHCLIENT来决定是否设置IPv4的dhclient进程的持久化。
1.2.4.2 约束限制
- 当dhclient进程在运行中被杀死,network服务无法自动将其拉起,可靠性需要用户自己保障。
- 配置了持久化选项PERSISTENT_DHCLIENT,需要确保有相应的DHCP服务器。如果在拉起network时无可用DHCP服务器,dhclient进程不断尝试发送请求包但无回应,则会导致network服务卡死直到network服务超时失败。由于network服务在拉起多个网卡的IPv4 dhclient进程时,是通过串行的方式来拉起的。如果有网卡配置了持久化而DHCP服务器没有准备好,则会导致network服务在给该网卡获取IPv4地址超时卡死,进而导致后续网卡无法获得IPv4/IPv6地址。
以上两种约束限制是特殊的应用场景,需要用户自己进行可靠性保障。
1.2.4.3 IPv4 DHCP和IPv6 DHCPv6方式获取地址的配置差异
可以通过配置接口ifcfg-<interface-name>参数来分别实现IPv4和IPv6通过DHCP/DHCPv6协议来动态获取IP地址,具体配置说明如下;
BOOTPROTO=none|bootp|dhcp
DHCPV6C=yes|no
PERSISTENT_DHCLIENT=yes|no|1|0
-
BOOTPROTO: none表示静态配置IPv4地址,bootp|dhcp则会拉起DHCP dhclient来动态获取IPv4地址。
-
DHCPV6C: no表示静态配置IPv6地址,yes则会拉起DHCPv6 dhclient来动态获取IPv6地址。
-
PERSISTENT_DHCLIENT:no|0表示IPv4的dhclient进程配置为“非持久化”,当dhclient向DHCP服务器发送一次请求报文而无响应,则会间隔一段时间后退出,退出值为2。yes|1则表示IPv4的dhclient进程配置为“持久化”,dhclient会向DHCP服务器反复发送请求报文。**如果没有配置PERSISTENT_DHCLIENT项,则IPv4的dhclient会默认设置为“持久化”**。
说明: PERSISTENT_DHCLIENT配置只针对IPv4生效,对IPv6相关dhclient -6进程不生效,IPv6默认不进行持久化配置。
1.2.5 iproute相关命令配置IPv4与IPv6时的差异说明
1.2.5.1 概述
由于IPv4和IPv6是两个不同的协议标准,iproute相关命令在使用方法上存在一定的差异。本节主要梳理iproute包中用户经常使用到命令在IPv4和IPv6使用方面的差异,从而可以更好地指导用户使用iproute包中相关命令。
iproute相关命令均需要在root权限下运行。
1.2.5.2 IPv6地址的生命周期
IPv6状态 | 解释 |
---|---|
tentative | 临时状态:刚添加地址还处于地址重复检测DAD过程 |
preferred | 首选状态:完成DAD过程,没有收到相应的NA报文,表示该地址没有冲突。 |
deprecated | 弃用状态:地址有一定的使用时限(valid_lft和preferred_lft),preferred_lft到期后地址会变化deprecated状态。该状态下的地址不能用于创建新的连接,但是原有的连接可以继续使用。 |
invalid | 无效状态:使用时限超过preferred_lft一段时间后仍然没有成功进行租约续约,则valid_lft时间到后地址状态会被设置为invalid,表示该地址不可以再被使用。 |
其它说明:
- preferred_lft:preferred lifetime,地址为首选状态的寿命,preferred_lft没有到期的地址可以用于正常通信使用,若有多个preferred地址则按照内核具体机制选择地址。
- valid_lft: valid lifetime,地址有效的寿命,在[preferred_lft, valid_lft]时间段内该地址不能被用于新建连接,已经创建的连接继续有效。
1.2.5.3 ip link 命令
命令:
# ip link set IFNAME mtu MTU
IPv6中PMTU的最小值为1280,如果mtu值设置小于1280则会导致IPv6地址丢失。其它设备无法ping通该IPv6地址。
1.2.5.4 ip addr命令
-
命令:
# ip [-6] addr add IFADDR dev IFNAME
添加IPv6地址可以选择添加-6选项也可以不添加,ip addr命令会根据具体地址类型来判断是ipv4地址还是IPv6地址。
如果指定“-6”选项,但是 IFADDR 是ipv4地址则会有错误返回。
-
命令:
# ip [-6] addr add IFADDR dev IFNAME [home|nodad]
[home|nodad] 选项只针对IPv6地址有效。
- home:将该地址指定为RFC 6275中定义的家庭地址。(这是移动节点从家庭链路获取的地址, 是移动节点的永久地址,如果移动节点保持在相同的归属链路中,则各种实体之间的通信照常进行。)
- nodad:配置该项(仅限IPv6)添加此地址时不执行重复地址检测DAD(RFC 4862)。如果一台设备上多个接口通过nodad配置了多个相同的IPv6地址,则会按照接口顺序使用该IPv6地址。同一个接口上不能添加一个nodad一个非nodad的相同IPv6地址。因为两个地址是一样的,所以会报“RTNETLINK answers: File exists”。
-
命令:
# ip [-6] addr del IFADDR dev IFNAME
删除IPv6地址可以选择添加-6选项也可以不添加,ip addr del命令会根据具体地址类型来判断是ipv4地址还是IPv6地址。
-
命令:
# ip [-6] addr show dev IFNAME [tentative|-tentative|deprecated|-deprecated|dadfailed|-dadfailed|temporary]
- 不指定-6选项,则会同时打印IPv4和IPv6地址。指定-6选项则只打印IPv6地址。
- [tentative|-tentative|deprecated|-deprecated|dadfailed|-dadfailed|temporary],这些选项只针对IPv6,可以根据IPv6地址状态对地址进行筛选查看。
- tentative:(仅限IPv6)仅列出尚未通过重复地址检测的地址。
- -tentative:(仅限IPv6)仅列出当前未处于重复地址检测过程中的地址。
- deprecated:(仅限IPv6)仅列出已弃用的地址。
- -deprecated:(仅限IPv6)仅列出未弃用的地址。
- dadfailed:(仅限IPv6)仅列出重复地址检测失败的地址。
- -dadfailed:(仅限IPv6)仅列出未重复地址检测失败的地址。
- temporary:(仅限IPv6)仅列出临时地址
1.2.5.5 ip route命令
-
命令:
# ip [-6] route add ROUTE [mtu lock MTU]
- -6选项:添加IPv6路由可以选择添加-6选项也可以不添加,ip route命令会根据具体地址类型来判断是IPv4地址还是IPv6地址。
- mtu lock MTU:锁定路由的MTU值。如果不锁定MTU,则MTU的值则可能在PMTUD过程中被内核改变。如果锁定MTU,则不会尝试PMTUD,所有IPv4包都将不设置DF位发出,IPv6包则会按照MTU进行分段处理。
-
命令:
# ip [-6] route del ROUTE
删除IPv6路由可以选择添加-6选项也可以不添加,ip route命令会根据具体地址类型来判断是IPv4地址还是IPv6地址。
1.2.5.6 ip rule命令
-
命令:
# ip [-6] rule list
-6选项:设置-6选项打印IPv6的策略路由,不设置-6选项打印IPv4的策略路由。所以需要根据具体协议类型来配置-6选项。
-
命令:
# ip [-6] rule [add|del] [from|to] ADDR table TABLE pref PREF
-6选项:IPv6相关的策略路由表项需要设置-6选项,否则会报错:“Error: Invalid source address.”。相应地,IPv4相关的策略路由表项不可以设置-6选项,否则会报错:“Error: Invalid source address.”。
1.2.6 NetworkManager服务配置差异说明
1.2.6.1 概述
NetworkManager服务使用ifup/ifdown的逻辑接口定义进行高级网络设置。其参数大多数都是在/etc/sysconfig/network和/etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-<interface-name>两个配置文件设置。前者为全局设置,后者为指定网卡的设置,当两者有冲突时,后者生效。
1.2.6.2 配置差异说明
其中在/etc/sysconfig/network下的配置差异有:
IPv4 | IPv6 | 含义说明 |
---|---|---|
NA | IPV6FORWARDING=yes|no | IPv6转发,默认不转发。 |
NA | IPV6_AUTOCONF=yes|no | IPv6转发打开是no,否则是yes。 |
NA | IPV6_ROUTER=yes|no | IPv6转发打开是yes,否则是no。 |
NA | IPV6_AUTOTUNNEL=yes|no | 指定Tunnel为自动隧道模式,默认是no。 |
GATEWAY | IPV6_DEFAULTGW=<IPv6 address[%interface]> (optional) | 在IPv6中设置默认网关。 |
NA | IPV6_DEFAULTDEV=<interface> (optional) | 指定默认转发的网卡。 |
NA | IPV6_RADVD_PIDFILE=<pid-file> (optional) | 默认ipv6_radvd_pid路径:/var/run/radvd/radvd.pid。 |
NA | IPV6_RADVD_TRIGGER_ACTION=start|stop|reload|restart|SIGHUP (optional) | radvd默认触发动作。 |
而在/etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-<interface-name>下的差异主要有:
IPv4 | IPv6 | 含义说明 |
---|---|---|
IPADDRn | IPV6ADDR=<IPv6 address>[/<prefix length>] | ip地址。 |
PREFIXn | NA | 网络前缀,网络别名和ppp无效,优先级高于NETMASK。 |
NETMASKn | NA | 子网掩码,仅用于别名和ppp。 |
GATEWAY | IPV6_DEFAULTGW=<IPv6 address[%interface]> (optional) | 默认网关。 |
MTU | IPV6_MTU=<MTU of link> (optional) | 默认MTU。 |
IPV4_FAILURE_FATAL=yes|no | IPV6_FAILURE_FATAL | 默认值是no。若设置为yes,dhclient失败ifup-eth会直接退出。 |
NA | IPV6_PRIVACY=rfc3041 | 默认禁用。 |
NA | IPV6INIT=yes|no | 默认开启IPv6。 |
NA | IPV6FORWARDING=yes|no | 默认关闭,已废弃。 |
1.3 FAQ
1.3.1 iscsi-initiator-utils不支持登录fe80 IPv6地址
问题现象
客户端通过IPv6登录iscsi服务端时,使用如“iscsiadm -m node -p ipv6address -l”的命令格式登录,如果是全局地址(global address),直接替换将命令范例中的“ipv6address”替换为全局地址即可;但如果是链路本地地址(link-local address,fe80开头的IPv6地址)则无法使用,因为iscsi-initiator-utils目前机制还不支持用链路本地地址(link-local address)地址登录iscsi服务端。
原因分析
如果使用格式如“iscsiadm -m node -p fe80::xxxx -l”登录,会登录超时返回,这是因为使用链路本地地址必须指定接口,否则使用iscsi_io_tcp_connect函数调用connect函数会失败,并且产生标准错误码22。
如果使用格式如“iscsiadm -m node -p fe80::xxxx%enp3s0 -l”登录时,iscsi_addr_match函数会将地址“fe80::xxxx%enp3s0”与服务端返回的node信息中的地址“fe80::xxxx”对比,对比结果不匹配,导致登录失败。
因此,iscsi-initiator-utils目前机制还不支持用链路本地地址(link-local address)登录iscsi服务端。
1.3.2 网卡down掉之后,IPv6地址丢失
问题现象
通过ip link down+up网卡或ifconfig down+up网卡命令,将网卡down掉之后再上线,查看网卡上配置的ip地址,发现ipv4地址不丢失,而配置的IPv6地址丢失。
原因分析
内核中的处理逻辑为如果网卡设置为down状态,会清空所有IPv4及IPv6地址,将网卡重新up之后,ipv4地址自动恢复,网卡上自动配置的IPv6链路本地地址也会恢复,但是其他IPv6地址默认会丢失。如果需要保留这些IPv6地址,可以通过“sysctl -w net.ipv6.conf.<网卡名>.keep_addr_on_down=1”来实现。
1.3.3 bond口已具有多个IPv6地址时,添加或删除IPv6地址耗时过久
问题现象
下列方式配置或删除(包括flush)IPv6地址方式,X为动态变化的低16位,并且配置在bond口时,耗时会随已配置的IPv6地址数量成数倍增加。例如由4个物理网卡组成的bond口添加IPv6地址时,单线程添加删除3000 IPv6地址均需大概5分钟,而普通物理网卡耗时在10秒内。
ip a add/del 192:168::18:X/64 dev DEVICE
原因分析
bond口在添加IPv6地址时,会生成IPv6组播地址,并进行同步到所有的物理网卡上,此耗时会随IPv6数量增加而增加,导致耗时过长。
解决方法
IPv6的组播地址是由IPv6地址的低24位与33-33-ff组合生成,组播地址过多会导致添加删除耗时增加,如果生成的组播地址为少量,耗时不会受此影响。
建议添加IPv6地址时,可保持低24位一致,保持高位变动,单网卡中仅需一个网段的一个地址即可与外部正常通信,此配置更符合常规使用。
1.3.4 Rsyslog在IPv4和IPv6混合使用场景中日志传输延迟
问题现象
rsyslog客户端配置文件同时配置IPv4和IPv6地址,且端口配置相同的情况下,服务端收集log时会概率性出现日志打印延迟。
原因分析
延迟是因为rsyslog内部存在缓冲队列机制,默认情况下需要缓冲区队列达到一定数量才会写入文件。
解决方法
可在root权限下通过配置Direct模式,关闭缓冲队列机制解决该问题。在rsyslog远程传输服务端的/etc/rsyslog.d目录下新增的远程传输配置文件中,最开头增加如下配置:
$ActionQueueType Direct
$MainMsgQueueType Direct
标签:addr,ip,lft,地址,vs,IPv4,IPv6 From: https://blog.51cto.com/u_237826/5979249
说明:
- Direct模式减少队列大小为1,所以在队列中会保留1条日志到下次日志打印;
- Direct模式会降低服务器端的rsyslog性能。