Ubuntu 20.04 LTS で有線 LAN と無線 LAN を冗長構成

LIVA Z を使う際に，有線 LAN と無線 LAN を併用するように設定してみたので，紹介します．

背景
設定
適用
トラブルシューティング

背景

LIVA Z には有線 LAN と無線 LAN が搭載されています．両方同時に使うこともでき，いずれかのインターフェースがつながっていればネットワークアクセスが行えるので便利です．

ただ，サーバとして使う場合には少し具合が悪いのです．複数のインターフェースを普通に使うと，それぞれに対して別の IP アドレスが割り当てられるためです．クライアント側は，繋がっている方のインターフェースの IP アドレスを指定する必要があります．

この問題は一般的にリングアグリゲーションと呼ばれる機能を使って解決できます．Linux では Bonding と呼ばれています．

Bonding によって，複数のネットワークアクセス手段を束ねて仮想的なインターフェースを構成し，そのインターフェースに対して IP アドレスを付与します

以降では，Ubuntu 20.04 で netplan を使って設定する方法を紹介します．

設定

まず，設定全体を示します．

有線は enp3s0，無線は wlp2s0 を使うことにすると，Netplan の設定は次のようになります．この内容を /etc/netplan/99-bond-config.yaml に保存します．

network:
  version: 2
  renderer: NetworkManager
  ethernets:
    enp3s0:
      dhcp4: false
      dhcp6: false
  wifis:
    wlp2s0:
      dhcp4: false
      dhcp6: false
      access-points:
        【SSID名】:
          password: 【パスワード】
  bonds:
    bond0:
      interfaces:
        - enp3s0
        - wlp2s0
      parameters:
        mode: active-backup
        arp-interval: 1000
        arp-ip-targets: [ 192.168.2.1 ]
        primary: enp3s0
  bridges:
    br0:
      interfaces:
        - bond0
      dhcp4: no
      addresses: [ 192.168.2.2/24 ]
      gateway4: 192.168.2.1
      nameservers:
        search: [ green-rabbit.net ]
        addresses: [ 192.168.2.2 ]

network:

version: 2

renderer: NetworkManager

ethernets:

enp3s0:

dhcp4: false

dhcp6: false

wifis:

wlp2s0:

dhcp4: false

dhcp6: false

access-points:

【SSID名】:

password: 【パスワード】

bonds:

bond0:

interfaces:

- enp3s0

- wlp2s0

parameters:

mode: active-backup

arp-interval: 1000

arp-ip-targets: [ 192.168.2.1 ]

primary: enp3s0

bridges:

br0:

interfaces:

- bond0

dhcp4: no

addresses: [ 192.168.2.2/24 ]

gateway4: 192.168.2.1

nameservers:

search: [ green-rabbit.net ]

addresses: [ 192.168.2.2 ]

読んでいけばだいたい内容はわかると思いますが、ポイントとなる場所を簡単に説明します．

mode: active-backup

複数のネットワークインターフェースの使い分け方法の指定になります．
active-backup は，通常 primary: で指定したインターフェースを使用し，そちらに問題があった特に他方のインターフェースに切り替える動作となります．

arp-interval: 1000

インターフェースのチェック方法とチェック間隔の指定になります．
arp-interval: 1000 は APR を使って 1000ms すなわち 1秒ご毎にチェックする，という動作になります．
APR に対する応答が正常にあるかどうかをチェックするので，インターフェースの異常だけではなくネットワーク経路の異常も検知できます．

ネットで見つかる例には mii-monitor-interval: を使っているものが多いですが，こちらだとインターフェースがリンクUPしているかどうかのみで見分けるので，チェックのスコープが狭くなります．

arp-ip-targets: [ 192.168.2.1 ]

APR のチェックに使う IP アドレスを指定します．カンマで区切って複数指定可能です．
arp-interval: を指定した場合は，こちらもセットで指定しないとネットワークアクセスが正常に動作しないので注意．

なお，bridges の部分では dhcp4: no として固定 IP を付与していますが，DHCP を使うことも可能です．

適用

下記のコマンドを実行します．

sudo netplan apply

1	sudo netplan apply

上手くいっていると，/proc/net/bonding/bond0 の内容が次のようになっています．

cat /proc/net/bonding/bond0
Ethernet Channel Bonding Driver: v3.7.1 (April 27, 2011)

Bonding Mode: fault-tolerance (active-backup)
Primary Slave: enp3s0 (primary_reselect always)
Currently Active Slave: enp3s0
MII Status: up
MII Polling Interval (ms): 0
Up Delay (ms): 0
Down Delay (ms): 0
Peer Notification Delay (ms): 0
ARP Polling Interval (ms): 1000
ARP IP target/s (n.n.n.n form): 192.168.2.1

Slave Interface: enp3s0
MII Status: up
Speed: 1000 Mbps
Duplex: full
Link Failure Count: 1
Permanent HW addr: 94:c6:91:37:27:0b
Slave queue ID: 0

Slave Interface: wlp2s0
MII Status: up
Speed: Unknown
Duplex: Unknown
Link Failure Count: 7
Permanent HW addr: 48:a4:72:8a:d7:c5
Slave queue ID: 0

cat /proc/net/bonding/bond0

Ethernet Channel Bonding Driver: v3.7.1 (April 27, 2011)

Bonding Mode: fault-tolerance (active-backup)

Primary Slave: enp3s0 (primary_reselect always)

Currently Active Slave: enp3s0

MII Status: up

MII Polling Interval (ms): 0

Up Delay (ms): 0

Down Delay (ms): 0

Peer Notification Delay (ms): 0

ARP Polling Interval (ms): 1000

ARP IP target/s (n.n.n.n form): 192.168.2.1

Slave Interface: enp3s0

MII Status: up

Speed: 1000 Mbps

Duplex: full

Link Failure Count: 1

Permanent HW addr: 94:c6:91:37:27:0b

Slave queue ID: 0

Slave Interface: wlp2s0

MII Status: up

Speed: Unknown

Duplex: Unknown

Link Failure Count: 7

Permanent HW addr: 48:a4:72:8a:d7:c5

Slave queue ID: 0

トラブルシューティング

上手くいかない場合，次のようにして，出力をチェックするのがおすすめです．

sudo netplan --debug generate

1	sudo netplan --debug generate

私の場合，「NetworkManager: definition enp3s0 is not for us (backend 1)」という出力があり，NetworkManager が enp3s0 を管理対象を見なしていないようだったので，再起動したら直りました．Netplan はデフォルトで networkd をバックエンドとして使うため，起動後に設定ファイルを書き換えてナックエンドを NetworkManager に切り替えた場合にこのような症状となるようです．