Mehrere Netzwerkschnittstellen

Auf dieser Seite erhalten Sie einen Überblick über mehrere Netzwerkschnittstellen für Compute Engine-Instanzen. Instanzen mit mehreren Netzwerkschnittstellen werden als Instanzen mit mehreren NICs bezeichnet.

Eine Instanznetzwerkschnittstelle wird mit einem VPC-Netzwerk (Virtual Private Cloud) verbunden und kann entweder eine virtuelle Netzwerkschnittstelle (vNIC) oder eine dynamische NIC sein. Eine dynamische NIC ist eine untergeordnete Unterschnittstelle einer übergeordneten vNIC. Die virtuellen NICs einer Instanz werden von einer oder mehreren physischen NICs auf dem Hostserver unterstützt, auf dem die Instanz ausgeführt wird. Weitere Informationen finden Sie unter Netzwerkschnittstellentypen.

Anwendungsfälle

Instanzen mit mehreren NICs sind in folgenden Szenarien nützlich:

  • Verbindung zu Ressourcen in separaten VPC-Netzwerken herstellen: Instanzen mit mehreren NICs können eine Verbindung zu Ressourcen in verschiedenen VPC-Netzwerken herstellen, die nicht über VPC-Netzwerk-Peering oder NCC miteinander verbunden sind.

    • Da sich jede Schnittstelle einer Instanz mit mehreren NICs in einem separaten VPC-Netzwerk befindet, können Sie jede Schnittstelle für einen bestimmten Zweck verwenden. Sie können beispielsweise einige Schnittstellen verwenden, um Pakete zwischen VPC-Netzwerken mit Produktions-Traffic weiterzuleiten, und eine andere Schnittstelle für Verwaltungs- oder Konfigurationszwecke.

    • Im Gastbetriebssystem jeder Instanz mit mehreren NICs müssen Sie Routenrichtlinien und lokale Routingtabellen konfigurieren.

  • Pakete zwischen VPC-Netzwerken weiterleiten: Instanzen mit mehreren NICs können als nächste Hops für Routen verwendet werden, um zwei oder mehr VPC-Netzwerke zu verbinden.

    • Software, die im Gastbetriebssystem einer Multi-NIC-Instanz ausgeführt wird, kann Paketprüfung, NAT (Network Address Translation) oder eine andere Netzwerksicherheitsfunktion ausführen.

    • Wenn Sie VPC-Netzwerke über Instanzen mit mehreren NICs verbinden, empfiehlt es sich, zwei oder mehr Instanzen mit mehreren NICs zu konfigurieren und sie als Back-Ends für einen internen Passthrough Network Load Balancer in jedem VPC-Netzwerk zu verwenden. Weitere Informationen finden Sie in der Dokumentation zu internen Passthrough Network Load Balancern als nächste Hops unter Anwendungsfälle.

  • Gesamtnetzwerkbandbreite einer Instanz erhöhen: Multi-NIC-Instanzen unterstützen eine erhöhte Bandbreite so:

    • Bei einigen Maschinentypen in Google Cloudwerden Instanzen von mehreren physischen NICs auf dem Hostserver unterstützt. Wenn Sie eine Instanz mit mehreren vNICs erstellen, wobei jede vNIC eine andere physische NIC verwendet, erhöht sich die gesamte Netzwerkbandbreite der Instanz. Weitere Informationen finden Sie unter Physische NICs und Mehrere Netzwerkschnittstellen im selben VPC-Netzwerk.

    • Bei den meisten Maschinentypen in Google Cloudwerden Instanzen von einer einzelnen physischen NIC auf dem Hostserver unterstützt und jede vNIC verwendet dieselbe physische NIC. Wenn sich vNICs eine physische NIC teilen, wird durch das Hinzufügen von vNICs die Netzwerkbandbreite nicht erhöht.

Sie können auch Instanzen mit mehreren NICs mit Private Service Connect-Schnittstellen verwenden, um Dienstersteller- und Dienstnutzernetzwerke in verschiedenen Projekten zu verbinden.

Typen von Netzwerkschnittstellen

In den folgenden Abschnitten finden Sie Details zu den Typen von Netzwerkschnittstellen inGoogle Cloud.

Netzwerkschnittstellen von Instanzen

Compute Engine-Instanzen stellen über Netzwerkschnittstellen, die Sie konfigurieren, eine Verbindung zu VPC-Netzwerken her. Dabei kann es sich entweder um vNICs oder um dynamische NICs handeln. Diese Instanznetzwerkschnittstellen entsprechen der Ressource und dem Attribut instances.networkInterfaces[] in der Compute Engine API.

Weitere Informationen zu den einzelnen Typen von Instanznetzwerkschnittstellen finden Sie unter:

  • Virtuelle Netzwerkschnittstelle (vNIC): Eine softwaredefinierte Netzwerkschnittstelle, die für das Gastbetriebssystem Ihrer Instanz verfügbar gemacht wird und mit der Ihre Instanz eine Verbindung zu VPC-Netzwerken herstellen kann. Jede Instanz muss mindestens eine vNIC haben.

    • Sie können vNICs nur beim Erstellen einer Instanz konfigurieren.

    • Der Name einer von Google Cloud zugewiesenen vNIC hat das folgende Format: nicN, z. B. nic0. Der entsprechende vom Gastbetriebssystem zugewiesene Name hängt vom Betriebssystem ab, z. B. ens4 für Ubuntu.

    • Eine vNIC kann je nach zugehörigem VPC-Netzwerk einen der folgenden Typen haben. Jeder Typ entspricht einem bestimmten Netzwerktreiber im Gastbetriebssystem:

      Informationen dazu, welche Maschinentypen welche vNIC-Typen unterstützen, finden Sie unter Vergleich der Maschinenserien.

  • Dynamic NIC: Ein untergeordnetes Element einer übergeordneten vNIC, das als untergeordnete Schnittstelle im Gastbetriebssystem Ihrer Instanz implementiert ist.

    • Sie können dynamische NICs beim Erstellen einer Instanz konfigurieren oder sie später hinzufügen.

    • Der Name einer von Google Cloud zugewiesenen dynamischen NIC hat das folgende Format: nicN.VLAN_ID, z. B. nic0.2. Der entsprechende vom Gastbetriebssystem zugewiesene Name hängt vom Betriebssystem ab. Wenn Sie beispielsweise den Gast-Agent verwenden, um dynamische NICs in Ubuntu zu verwalten, lautet der Name möglicherweise a-gcp.ens4.2.

    • Dynamische NICs werden in VPC-Netzwerken mit einem RDMA-Netzwerkprofil nicht unterstützt.

    Weitere Informationen finden Sie unter Dynamische NICs.

Physische Netzwerkkarten

Eine physische NIC ist die Hardwarekomponente, die direkt auf dem Hostserver installiert ist, auf dem eine Instanz ausgeführt wird. Je nach Maschinentyp Ihrer Instanz werden die vNICs der Instanz wie folgt einer oder mehreren physischen NICs auf einem Hostserver zugeordnet:

  • Instanzen, die von einer physischen NIC unterstützt werden: Bei den meisten Maschinentypen werden Instanzen auf einem Hostserver mit einer einzelnen physischen NIC ausgeführt. Für eine bestimmte Instanz werden alle vNICs der Instanz der einzelnen physischen NIC zugeordnet.

  • Instanzen mit mehreren physischen NICs: Bei einer begrenzten Anzahl von Maschinentypen, z. B. C4N-Maschinentypen und GPU-Maschinentypen, werden Instanzen auf einem Hostserver mit mehreren physischen NICs ausgeführt. Für eine bestimmte Instanz ordnet Compute Engine die virtuellen NICs der Instanz verschiedenen physischen NICs zu.

    • Instanzen, die von mehreren physischen NICs unterstützt werden, eignen sich für Anwendungsfälle wie eine höhere Netzwerkbandbreite und die GPU-zu-GPU-Kommunikation über ein RoCE-VPC-Netzwerk. Weitere Informationen finden Sie unter Netzwerkunterstützung für C4N-Instanzen und Netzwerk und GPU-Maschinen.

    • Wenn Sie die Instanz erstellen, ordnet Compute Engine jede vNIC einer eindeutigen physischen NIC zu, bis zur Gesamtzahl der physischen NICs des Maschinentyps der Instanz.

    • Informationen zur Unterstützung mehrerer physischer NICs finden Sie in der Dokumentation für die jeweilige Maschinenreihe. Falls zutreffend, enthält die Tabelle der Maschinentypen eine Spalte mit dem Titel Anzahl der physischen NICs. Ein Beispiel finden Sie unter C4N-Maschinentypen.

Außerdem teilen sich Instanzen bei den meisten Maschinentypen einen Hostserver mit anderen Instanzen. Instanzen, die einen Hostserver gemeinsam nutzen, nutzen auch seine physische NIC oder Gruppe von physischen NICs gemeinsam. Bei einigen Maschinentypen, z. B. Bare-Metal-Maschinentypen oder H3- und H4D-Maschinentypen, belegt eine einzelne Instanz jedoch einen gesamten Hostserver.

Spezifikationen

Für Instanzen mit mehreren Netzwerkschnittstellen gelten die folgenden Spezifikationen:

  • Instanzen und Netzwerkschnittstellen: Jede Instanz hat eine nic0-Schnittstelle. Die maximale Anzahl von Netzwerkschnittstellen variiert je nach Maschinentyp der Instanz.

    • Jeder Schnittstelle ist ein Stack-Typ zugeordnet, der die unterstützten Subnetz-Stack-Typen und IP-Adressversionen bestimmt. Weitere Informationen finden Sie unter Stack-Typ und IP-Adressen.

  • Anforderungen an Netzwerk und Subnetzwerk: Jede Netzwerkschnittstelle muss ein eindeutiges Subnetz in einem VPC-Netzwerk verwenden.

    • Das Anhängen von Netzwerkschnittstellen an Subnetze in verschiedenen VPC-Netzwerken wird unterstützt.

    • Das Anhängen von Netzwerkschnittstellen an verschiedene Subnetze im selben VPC-Netzwerk wird in den folgenden Szenarien unterstützt:

    • Für VPC-Netzwerke, die mit einem RDMA-Netzwerkprofil erstellt wurden, können mehrere RDMA-NICs dasselbe VPC-Netzwerk verwenden. Weitere Informationen finden Sie in der Tabelle für die einzelnen Netzwerkprofile unter Unterstützte und nicht unterstützte Funktionen.

    • Ein VPC-Netzwerk und ein Subnetz müssen vorhanden sein, bevor Sie eine Instanz erstellen können, deren Netzwerkschnittstelle das Netzwerk und das Subnetz verwendet. Weitere Informationen zum Erstellen von Netzwerken und Subnetzen finden Sie unter VPC-Netzwerke erstellen und verwalten.

  • Projekt der Instanz und der Subnetze: Bei Instanzen mit mehreren NICs in eigenständigen Projekten muss jede Netzwerkschnittstelle ein Subnetz verwenden, das sich im selben Projekt wie die Instanz befindet.

  • IP-Weiterleitung, MTU und Routing: Multi-NIC-Instanzen erfordern eine sorgfältige Planung der folgenden instanz- und schnittstellenspezifischen Konfigurationsoptionen:

    • Die Option zur IP-Weiterleitung kann für jede Instanz konfiguriert werden und gilt für alle Netzwerkschnittstellen. Weitere Informationen finden Sie unter IP-Weiterleitung für Instanzen aktivieren.

    • Jede Netzwerkschnittstelle kann eine eindeutige maximale Übertragungseinheit (MTU) verwenden, die der MTU des zugehörigen VPC-Netzwerk entspricht. Weitere Informationen finden Sie unter Maximale Übertragungseinheit.

    • Jede Instanz erhält eine Standardroute über DHCP-Option 121, wie in RFC 3442 definiert. Die Standardroute ist mit nic0 verknüpft. Sofern nicht manuell anders konfiguriert, wird sämtlicher Traffic, der von der Instanz zu beliebigen Zielen mit Ausnahme eines direkt verbundenen Subnetzes verläuft, über die Standardroute auf nic0 geleitet.

      Auf Linux-Systemen können Sie benutzerdefinierte Regeln und Routen im Gastbetriebssystem mit der Datei /etc/iproute2/rt_tables und den Befehlen ip rule und ip route konfigurieren. Weitere Informationen finden Sie in der Dokumentation zum Gastbetriebssystem. Ein Beispiel dafür finden Sie in der folgenden Anleitung: Routing für eine zusätzliche Schnittstelle konfigurieren.

Mehrere Netzwerkschnittstellen im selben VPC-Netzwerk

Für die meisten Anwendungsfälle empfehlen wir, jede Netzwerkschnittstelle einer Instanz an ein eindeutiges VPC-Netzwerk anzuhängen. Sie können jedoch zusätzliche vNICs einer Instanz an dasselbe VPC-Netzwerk wie die nic0-vNIC der Instanz anhängen, wenn dies für Ihren Anwendungsfall erforderlich ist.

Der primäre Anwendungsfall für das Anhängen mehrerer vNICs an dasselbe VPC-Netzwerk besteht darin, die Bandbreite der Instanz im VPC-Netzwerk zu erhöhen:

  • Bei einigen Maschinentypen in Google Cloudwerden Instanzen durch mehrere physische NICs auf dem Hostserver unterstützt, wie unter Physische NICs beschrieben.

    Wenn Sie eine Instanz mit mehreren vNICs erstellen, wobei jede vNIC eine andere physische NIC verwendet, erhöht sich die Netzwerkbandbreite der Instanz für das VPC-Netzwerk, an das die vNICs angehängt sind.

  • Bei den meisten Maschinentypen in Google Cloudwerden Instanzen von einer physischen NIC unterstützt. Durch das Hinzufügen von vNICs wird die Bandbreite nicht erhöht.

Einschränkungen für mehrere Netzwerkschnittstellen im selben VPC-Netzwerk

Beim Anhängen mehrerer Netzwerkschnittstellen einer Instanz an dasselbe VPC-Netzwerk gelten die folgenden Einschränkungen:

  • Die zusätzlichen Netzwerkschnittstellen müssen mit demselben Netzwerk verbunden sein wie die nic0-Schnittstelle.
  • Wenn Sie zusätzliche Netzwerkbandbreite für die Nicht-nic0-Schnittstellen benötigen, müssen Sie einen Maschinentyp verwenden, der von mehreren physischen NICs unterstützt wird.
  • Folgendes wird nicht unterstützt:
    • Dynamische NICs: Das Anhängen dynamischer NICs an dasselbe VPC-Netzwerk wie andere Netzwerkschnittstellen einer Instanz wird nicht unterstützt. Jede dynamische NIC muss an ein eindeutiges VPC-Netzwerk angehängt werden.
    • Private Service Connect-Schnittstellen.
    • Für Cloud Load Balancing können Instanzen mit mehreren vNICs, die mit demselben VPC-Netzwerk verbunden sind, Instanzgruppen- oder zonalen NEG-Back-Ends hinzugefügt werden. Von den vNICs, die an dasselbe VPC-Netzwerk angehängt sind, kann der Traffic jedoch nur an nic0 verteilt werden.
    • Bei statischen Routen können Sie keine Pakete an die Nicht-nic0-Schnittstellen senden, indem Sie eine Next-Hop-Instanz angeben, die durch Name und Zone (next-hop-instance) definiert ist. Verwenden Sie stattdessen eine Next-Hop-Instanz, die durch Adresse (next-hop-address) definiert ist. Weitere Informationen finden Sie unter Nächste Hops und Funktionen.
    • Netzwerkschnittstellen-Bonding mit Link-Aggregation.

Dynamische Netzwerkkarten

Wenn für Ihren Anwendungsfall einer der folgenden Punkte erforderlich ist, verwenden Sie dynamische NICs. Sehen Sie sich auch die Attribute und Einschränkungen dynamischer NICs an.

  • Sie müssen Netzwerkschnittstellen zu vorhandenen Instanzen hinzufügen oder daraus entfernen. Wenn Sie Dynamic NICs hinzufügen oder entfernen, muss die Instanz nicht neu gestartet oder neu erstellt werden.

  • Sie benötigen mehr Netzwerkschnittstellen. Die maximale Anzahl von vNICs für die meisten Maschinentypen in Google Cloud beträgt 10. Sie können jedoch mit dynamischen NICs bis zu 16 Schnittstellen konfigurieren. Weitere Informationen finden Sie unter Maximale Anzahl von Netzwerkschnittstellen.

  • Sie müssen Compute Engine-Bare-Metal-Instanzen mit mehreren NICs konfigurieren, die nur eine vNIC haben.

Eigenschaften dynamischer Netzwerkkarten

Weitere Informationen zu den Attributen dynamischer NICs:

  • Dynamische NICs sind VLAN-Schnittstellen, die das Paketformat des IEEE 802.1Q-Standards verwenden. Beachten Sie die folgenden Hinweise:

    • Die VLAN-ID einer Dynamic NIC muss eine Ganzzahl zwischen 2 und 255 sein.
    • Die VLAN-ID einer Dynamic NIC muss innerhalb einer übergeordneten vNIC eindeutig sein. Dynamic NICs, die zu verschiedenen übergeordneten vNICs gehören, können jedoch dieselbe VLAN-ID verwenden.

  • Google Cloud verwendet das folgende Format für den Namen einer dynamischen NIC: nicNUMBER.VLAN_ID, wobei

    • nicNUMBER ist der Name der übergeordneten vNIC, z. B. nic0.
    • VLAN_ID ist die von Ihnen festgelegte VLAN-ID, z. B. 4.

    Ein Beispiel für einen dynamischen NIC-Namen ist nic0.4.

  • Wenn Sie eine Instanz mit Dynamic NICs erstellen oder einer vorhandenen Instanz Dynamic NICs hinzufügen, sind zusätzliche Schritte erforderlich, um die entsprechenden VLAN-Schnittstellen im Gastbetriebssystem zu installieren und zu verwalten. Sie haben dazu folgende Möglichkeiten:

    • Konfigurieren Sie die automatische Verwaltung dynamischer NICs mithilfe des Gast-Agents.

    • Konfigurieren Sie das Gastbetriebssystem manuell.

    Weitere Informationen finden Sie unter Gastbetriebssystem für dynamische NICs konfigurieren.

  • Dynamic NICs teilen sich die Bandbreite ihrer übergeordneten vNIC. Damit keine der Netzwerkschnittstellen die gesamte Bandbreite beansprucht, müssen Sie im Gastbetriebssystem eine anwendungsspezifische Traffic-Richtlinie erstellen, um den Traffic zu priorisieren oder zu verteilen, z. B. mit Linux Traffic Control (TC).

  • Dynamic NICs verwenden dieselben Empfangs- und Übertragungswarteschlangen wie ihre übergeordnete vNIC. Wenn Sie eine Netzwerkschnittstelle für die Verwendung verschiedener Empfangs- und Übertragungswarteschlangen konfigurieren möchten, verwenden Sie vNICs anstelle von Dynamic NICs.

  • Der Stack-Typ einer Dynamic NIC kann mit dem der übergeordneten vNIC identisch sein oder sich davon unterscheiden. Sie können beispielsweise reine IPv6- und Dual-Stack-Dynamic-NICs unter einer übergeordneten reinen IPv4-vNIC erstellen.

Einschränkungen von dynamischen Netzwerkkarten

Beachten Sie die folgenden Einschränkungen für dynamische NICs:

Stacktypen und IP-Adressen

Wenn Sie eine Netzwerkschnittstelle erstellen, geben Sie einen der folgenden Schnittstellen-Stack-Typen an:

  • Nur IPv4
  • Dual-Stack
  • Nur IPv6

Eine VM-Instanz kann Netzwerkschnittstellen mit unterschiedlichen Stacktypen haben.

In der folgenden Tabelle werden die unterstützten Subnetz-Stack-Typen und IP-Adressdetails für jeden Schnittstellen-Stack-Typ beschrieben:

Schnittstelle Nur-IPv4-Subnetz Dual-Stack-Subnetz Nur-IPv6-Subnetz Details zu IP-Adressen
Nur IPv4 (Single-Stack) Nur IPv4-Adressen. Weitere Informationen finden Sie unter Details zur IPv4-Adresse.
IPv4 und IPv6 (Dual-Stack) Sowohl IPv4- als auch IPv6-Adressen. Weitere Informationen finden Sie unter Details zur IPv4-Adresse und Details zur IPv6-Adresse.
Nur IPv6 (Einzelstack) Nur IPv6-Adressen. Weitere Informationen finden Sie unter Details zu IPv6-Adressen.

Stacktyp der Netzwerkschnittstelle ändern

Sie können den Stacktyp einer Netzwerkschnittstelle so ändern: