3.5.5 MACVLAN
MACVLAN 是介绍的最后一种虚拟设备，在介绍 MACVLAN 先学习点前置知识，了解 VLAN 之间的通信逻辑。
1. VLAN 通信逻辑
本书内容关联
本书 7.3 节《容器间通信模型》介绍 Calico（BGP）、Flannel（host-gw）这两种三层路由网络模型时，提到它们的缺点不能跨 VLAN。而 Flannel（VXLAN）、Calico（IPIP）属于 Overlay 网络，通过构建虚拟网，并借助主机三层网络实现容器间通信，从而可以跨越 VLAN，原因就是在这里。
不同的 VLAN 都有着独立的广播域，因为它们之间完全二层隔离的，如果想要把两个 VLAN 连接起来，只能通过三层路由设备。
假设位于 VLAN-A 中的主机 A1，希望把数据包发送给 VLAN-B 中的主机 B1，由于 A、B 两个 VLAN 之间二层链路不通，因此引入了单臂路由。单臂路由是指在路由器的一个接口上通过配置子接口（或“逻辑接口”，并不存在真正物理接口）的方式，实现原来相互隔离的不同 VLAN 之间的互联互通：
- 交换机连接主机的端口为 access 链路；
- 交换机连接路由器的端口为 Trunk 链路。
增加了单臂路由之后，两个 VLAN 之间的通信如图 3-27 所示。A1 要和 B2 通信，A1 就把数据包先发送给路由（只需把路由设置为网关即可做到），然后路由根据数据包上的 IP 地址得知 B1 的位置，去掉 VLAN-A 的 VLAN Tag，改用 VLAN-B 的 VLAN Tag 重新封装数据包后，发回给交换机，交换机收到后就可以顺利转发给 B1 了。
图 3-27 两个 VLAN 之间使用单臂路由模式通信
由于 A1、B2 各自处于独立的网段上，它们又各自要把同一个路由作为网关使用，这就要求路由器必须同时具备 192.168.0.0/24 和 192.168.1.0/24 的 IP 地址。
当然，如果真的就只有 VLAN-A、VLAN-B 两个 VLAN，那把路由器上的两个接口分别设置不同的 IP 地址，然后用两条网线分别连接到交换机上，也勉强算是一个解决办法。但要知道，VLAN 最多可以支持 4096 个 VLAN，那如果要接四千多条网线就太离谱了。
为了解决这个问题，802.1Q 规范中专门定义了子接口（Sub-Interface）的概念，它的作用是允许在同一张物理网卡上，针对不同的 VLAN 绑定不同的 IP 地址。
2. MACVLAN
MACVLAN 借用了 VLAN 子接口的思路，并且在这个基础上更进一步，不仅允许对同一个网卡设置多个 IP 地址，还允许对同一张网卡上设置多个 MAC 地址，这也是 MACVLAN 名字的由来。
原本 MAC 地址是网卡接口的“身份证”，应该是严格的一对一关系，而 MACVLAN 打破了这层关系，它在物理设备之上、网络栈之下可以生成多个“虚拟设备”，每个“虚拟设备”都有一个 MAC 地址。
用 MACVLAN 技术虚拟出来的副本网卡，在功能上和真实的网卡是完全对等的。在收到数据包后，真正的物理机网卡承担着类似交换机的职责，物理网卡会根据目标 MAC 地址，判断这个包应该转发给哪块副本网卡处理（如图 3-28 所示）。
图 3-28 MACVLAN 工作原理
由于同一块物理网卡虚拟出来的副本网卡，天然处于同一个 VLAN 之中，因此可以直接二层通信，不需要将流量转发到外部网络。因此，MACVLAN 是虚拟机/容器组建虚拟集群网络最理想的方案。
