###1. linux 虚拟网络接口
在linux的网络设备驱动框架里面， 使用一个net_device来代表一个网络设备接口， 因此， 一个物理网卡对应着一个net_device结构
虚拟网络接口是指一个网络接口的net_device没有直接对应的物理设备
###2. 网卡绑定多个ip
每一个物理网卡， 都有一个唯一的MAC地址， 这一点很好理解， 每一个网卡都有一个ip地址，这一点看起来也很自然，但是， 如果说一个网卡可以绑定多个ip地址， 很多人都无法理解，但是， 如果说“ip地址是主机的， 而不是网卡的，相信就比较好理解了”， 按照网络协议的分层， 下层为上层提供服务， 网络层基于ip寻址， 但是在为传输层提供服务时，tcp/udp可以使用不同的端口号， 同样的， 数据链路层基于MAC地址寻址， 为网络层服务时， 网络层可以使用不同的ip， 只要arp协议能够正确地对应MAC和ip
一张网卡上绑定多个ip有两种实现： 早期的 ip alias和现在的secondary ip
网卡绑定多地址不会注册新的net_device, 因此， 严格意义来说， 并不算是虚拟网卡，但是早期的ip alias方式添加的多个ip， 列出的 ethx:y 看起来像是生成了新的网络接口一样
###3. ip alias
ip alias在物理网卡名字后面加上后缀从而成为虚拟网络接口，例如 eth0:0 eth1:1，但是它并没有生成新的net_device， 因此， 不要去内核代码中寻找它的net_device注册过程
linux最多支持255个ip alias(注意， 是一个网卡最多255个ip alias， 不是说后缀数字最大255个)
ip alias使用ifconfig 命令来设置， ifconfig 通过ioctl来与kernel通信
以eth0接口为例
eth0 Link encap:Ethernet HWaddr 60:a4:4c:21:e7:4d
inet addr:10.42.0.1 Bcast:10.42.0.255 Mask:255.255.255.0
inet6 addr: fe80::62a4:4cff:fe21:e74d/64 Scope:Link
UP BROADCAST RUNNING MULTICAST MTU:1500 Metric:1
RX packets:5532032 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
TX packets:5108136 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
collisions:0 txqueuelen:1000
RX bytes:1177246076 (1.1 GB) TX bytes:1679653488 (1.6 GB)
Interrupt:20 Memory:f7f00000-f7f20000
使用 ifconfig 绑定一个ip(添加一个虚拟网卡 eth0:0 )
$ ifconfig eth0：0 10.42.0.2 netmask 255.255.255.0 up
使用 ifconfig 查看， 可以发现新增的网络接口 eth0：0
eth0:0 Link encap:Ethernet HWaddr 60:a4:4c:21:e7:4d
inet addr:10.42.0.2 Bcast:10.42.0.255 Mask:255.255.255.0
UP BROADCAST RUNNING MULTICAST MTU:1500 Metric:1
Interrupt:20 Memory:f7f00000-f7f20000
若要删除绑定的ip， 可以使用
$ ifconfig eth0:0 down
使用ifconfig查看ip alias可以看到不同网络接口的MAC地址都是相同的
###4. secondary ip
在linux上， 只要一张网卡上配置的ip不是同一个网段的， 那么这些ip就都是primary ip， 若有相同网段的ip， 则其中第一个ip作为primary ip，其它的ip就是secondary ip，当一个primary地址被删除时，如果它有secondary地址，那么它的第一个secondary地址继承被删除的primary地址的位置成为primary地址
可以通过 “ip addr” 命令来添加 primary/secondary ip， “ip” command通过netlink与kernel通信
以eth0为例
2: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP qlen 1000
link/ether 60:a4:4c:21:e7:4d brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
inet 10.42.0.1/24 brd 10.42.0.255 scope global eth0
valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 fe80::62a4:4cff:fe21:e74d/64 scope link
valid_lft forever preferred_lft forever
$ ip addr add dev eth0 10.42.0.165/24
$ ip addr add dev eth0 10.42.1.1/24
$ ip addr show
2: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP qlen 1000
link/ether 60:a4:4c:21:e7:4d brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
inet 10.42.0.1/24 brd 10.42.0.255 scope global eth0
valid_lft forever preferred_lft forever
inet 10.42.1.1/24 scope global eth0
valid_lft forever preferred_lft forever
inet 10.42.0.165/24 scope global secondary eth0
valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 fe80::62a4:4cff:fe21:e74d/64 scope link
valid_lft forever preferred_lft forever
可以看到eth0原本的ip 10.42.0.1/24 和 后添加的 10.42.1.1/24 不在同一网段， 因此都是primary ip， 而后添加的 10.42.0.165/24 则和 原本的ip 10.42.0.1/24 是同一个网段， 因此是secondary ip
“使用ip 命令添加的ip地址， 无法通过ifconfig查看， 但是使用ifconfig添加的ip则可以使用ip命令查看”
删除添加的primary secondary ip使用“ip addr”， 例如
$ sudo ip addr del dev eth0 10.42.1.1/24
例如当同一台机器上的不同服务需要监听同一个端口时， 可以分配不同的secondary ip，外部通过不同的ip来访问这些服务， 看起就相当于一台机器具有多张网卡
###5. kernel中多ip的实现
kernel中， 使用net_device来表示一个网络接口， 使用 struct in_device 和 struct in_ifaddr 来存储其ip地址
struct net_device
{
...
void *ip_ptr; //指向一个in_device结构
...
}
struct in_device {
struct net_device *dev;
......
struct in_ifaddr *ifa_list; /* IP ifaddr chain */
......
};
struct in_ifaddr {
......
struct in_ifaddr *ifa_next; /* 指向下一个in_ifaddr，形成链表*/
struct in_device *ifa_dev; /* 指向struct in_device */
......
__be32 ifa_local; /* ip地址 */
__be32 ifa_address;
__be32 ifa_mask; /* 子网掩码 */
__be32 ifa_broadcast; /* 广播地址 */
unsigned char ifa_scope;
unsigned char ifa_flags; /* 若是secondary ip， 则为IFA_F_SECONDARY */
unsigned char ifa_prefixlen; /* */
char ifa_label[IFNAMSIZ]; /* 在ip alias中， 存储 ethx:y 形式字符， 在secondary ip中， 固定为ethx */
......
};
net_device.ip_ptr->ifa_list 链表保存了该 net_device 的 ip
ifconfig 只会返回该链表中的第一个ip， 而ip 命令则会遍历该链表， 返回所有的ip， 因此两个命令看到的结果不同相同
###6. 主机多ip时源ip的选择
当一个主机创建IP 数据包时，必须选择正确的源IP地址，这是至关重要的，因为只有源地址正确，才能让接收者正确响应。如果源地址错误，则无法得到对端主机的任何回应
如果一个主机绑定有多个IP地址， 当客户机向主机发送数据包后， 主机在回应时， 数据包的ip地址源地址为客户机请求的地址， 但是如果主机主动向外发送数据包时， 源地址如何选择呢？
选择源地址使用如下的步骤：
- 应用程序可以通过并setsockopt() 传递 IP_PKTINFO ，从而显式指定源ip地址(只对数据报套接字有效)，在这种情况下，操作系统内核仅仅检查其源ip地址是否正确，否则产生相应的错误
- 如果应用程序没有指定源ip地址，包含源ip的路由表项可以指定数据包源ip地址，通过设置 “ip route” 命令的 src 参数，从而指定源ip地址
- 其它情况下， 内核选择数据包路由的网络接口上的ip地址， 若该网络接口上绑定了多个ip地址， 则尽量选择与目标ip处于同一子网的ip作为源ip， 当然， 只会使用primary ip，不考虑secondary ip
最后，可以指定iptable规则在不同的过滤点修改源ip
