一、概述

大型计算机通常有多块网卡，有板载集成的，也有插在PCIe插槽的。Linux系统的命名原来是eth0、eth1这样的形式，但是这个编号往往不一定准确对应网卡接口的物理顺序，机器重启后，同一物理位置的网卡可能会获得不同的“eth”编号。

在openKylin系统上，我们可以在内核启动参数上加上“net.ifnames=0”选项，跳过udev的重命名过程，此时只是根据内核扫描到的网卡先后顺序进行命名。通过查看网络连接界面，我们可以看到此时网卡命名只是简单的eth0：

因此，为解决这一问题，systemd和udev引入了一种新的网络设备命名方式：一致网络设备命名（CONSISTENT NETWORK DEVICE NAMING）。根据固件、拓扑、位置信息来设置固定名字，带来的好处是命名自动化，名字完全可预测，这样可以让硬件的更换无缝化。此时，再次查看openKylin上的网络连接界面，可以看到网卡已经按照物理位置进行了命名，为enp4s0：

systemd的网络设备命名方案为systemd.net-naming-scheme，该方案根据设备的确定接口信息来给网络设备生成属性（udev property，可以通过“udevadm info --query property”命令查询）。这些属性由udev内建（buildin）程序“net_id”生成添加，udev的内建程序“net_setup_link”会根据“
/lib/systemd/network/99-default.link”文件中的“NamePolicy”和“AlternativeNamesPolicy”参数，选择一个可行的命名策略对网卡进行重命名。

二、命名第一步：net_id添加udev属性

查看udev rules文件“
/lib/udev/rules.d/75-net-description.rules”，内容如下：

当一个udev事件的“SUBSYSTEM”为“net”，且“ACTION”不为“remove”时，会触发内建程序“net_id”的运行。net_id程序会为网络设备添加“ID_NET_NAME_xxxx”类型的属性，这些属性就是“database、onboard、slot、path、mac”中某一命名策略的生成名字。这些属性可以用“udevadm info --query property”命令查询，例如：

通过命令“udevadm info --query property /sys/class/net/enp4s0”得到了网卡“enp4s0”的所有属性，其中由net_id添加的属性有：

• ID_NET_NAME_MAC=enx88a4c262c304
• ID_NET_NAME_PATH=enp4s0

2.1 网卡命名前缀及设备类型

网卡命名规范中，所有名字的前两个字母称为前缀，根据设备类型不同，包含以下五种前缀：

其中，对于“en、ib、sl”三种设备的判断，通过设备路径下的“type”类型来区分，例如：

可见本机网卡enp3s0的type为1，type值与设备类型对应如下：

对于“wl、ww”两种类型，则判断设备属性中的devtype内容来区分，例如：

其中，DEVTYPE=wlan，因此设备类型为“wl”；同理，当DEVTYPE=wwan时，设备类型为“ww”。

2.2 udev命名属性类型

根据设备类型得到相应的前缀后，再根据不同的命名策略构造相应的网卡名，然后将此命名添加到设备属性，属性类型有如下5种：

• ID_NET_NAME_FROM_DATABASE由hwdb中获得，不会由“net_id”产生。
• ID_NET_NAME_ONBOARD由固件提供的板载设备索引号信息合成，字母“o”后面接板载PCI的索引号，字母“d”后面接设备树别名索引号，如“eno1、end1”，板载设备才会有这项属性，比较少见。
• ID_NET_NAME_MAC由字母“x”后接设备的MAC地址组成，MAC地址记录在设备路径下的“address”文件中，例如：

• ID_NET_NAME_SLOT描述设备的插槽位置，根据不同的总线类型会使用不同的引导字母，如“s”后接slot编号，“f”接function编号，“u”接USB端口编号，这些编号都是通过设备路径解析获得的。
• ID_NET_NAME_PATH描述的是设备的安装位置，常见的格式形如“enp4s0”，这个命名信息也是从设备路径解析获得的。

下面提供一个生成命名的例子。

例1：查询网卡enp4s0属性：

可知设备路径：

/devices/pci0000:00/0000:00:1c.2/0000:04:00.0/net/enp4s0
父设备子系统为pci，通过names_pci函数解析对设备路径进行处理；

通过字符串处理截取其中的0000:04:00.0，将此字符串格式化输入：

sscanf(sysname, "%x:%x:%x.%u", &domain, &bus, &slot, &func)

得到domain=0、bus=4、slot=0、func=0的值，再将这几个值格式化打印：

strpcpyf(&s, l, "p%us%u", bus, slot)

得到一个字符串“p4s0”,加上前缀，得到“enp4s0”。

三、命名第二步：udev重命名

在2.1节的描述中，rules文件“
/lib/udev/rules.d/75-net-description.rules”首先被触发，内建“net_id”程序会向设备添加“ID_NET_NAME_XXXX”属性，在此规则处理完后，rules文件“/lib/udev/rules.d/80-net-setup-link.rules”会被触发，文件如下：

根据此rules文件可知，当设备类型为“net”且动作不为“remove”时会触发内建函数“net_setup_link”，此函数会根据udev命名策略选择2.2中“net_id”生成的属性名字添加为新的属性“ID_NET_NAME”，如果NAME为空且属性中的ID_NET_NAME非空，则会触发修改网卡名，NAME修改为ID_NET_NAME。

内建程序“net_setup_link”被触发时，读取命名策略配置文件“
/lib/systemd/network/99-default.link”，查看文件内容如下：

依据上述配置文件，先执行NamePolicy，再执行AlternativeNamesPolicy。执行时，从前往后开始执行策略，当前一策略执行成功，则后续策略不会再执行。可用命名策略如下：

• keep：如果网卡已经被用户空间命名(创建新设备时命名或对已有设备重命名)， 那么就保留它(不进行重命名操作)。
• kernel：如果内核 已经为此网卡设置了固定的可预测名称， 那么不进行任何重命名操作。
• database：基于网卡的 ID_NET_NAME_FROM_DATABASE 属性值设置网卡的名称。
• onboard：基于网卡的 ID_NET_NAME_ONBOARD 属性值设置网卡的名称。
• slot：基于网卡的 ID_NET_NAME_SLOT 属性值设置网卡的名称。
• path：基于网卡的 ID_NET_NAME_PATH 属性值设置网卡的名称。
• mac：基于网卡的 ID_NET_NAME_MAC 属性值设置网卡的名称。

注：database、onboard、slot、path、mac五种策略只要设备的属性中有相应的ID_NET_NAME_XXXX属性（由第2节net_id生成），就会用这个属性的名字重命名，即可认为执行该策略成功。

MACAddressPolicy描述MAC地址的设置策略，可选的策略有：persistent、random、none。

• persistent：如果内核使用了网卡硬件固有的MAC地址(绝大多数网卡都有)，那么啥也不做，直接使用内核的MAC地址。 否则， 将会随机新生成一个 确保在多次启动之间保持固定不变的MAC地址(针对给定的主板与网卡)。自动生成MAC地址的特性要求网卡必须存在 ID_NET_NAME_* 属性， 否则无法自动生成MAC地址。
• random：如果内核使用了随机生成的MAC地址(而不是网卡硬件固有的MAC地址)， 那么啥也不做，直接使用内核的MAC地址。否则，将在网卡每次出现的时候(一般在启动过程中)随机新生成一个MAC地址。
• none：无条件的直接使用内核的MAC地址。

四、总结

网络设备事件上来时通常名字为传统命名“ethx”，udev识别到事件子系统为“net”且动作不为“remove”，触发内建程序“net_id”，为设备添加“ID_NET_NAME_XXXX”属性，随后触发内建程序“net_setup_link”，依据配置文件命名策略选择一个“ID_NET_NAME_XXXX”属性添加为新属性“ID_NET_NAME”，然后将这个“ID_NET_NAME”作为网络设备新名字进行重命名操作。至此，网卡重命名操作完成。

五、参考资料

• https://www.freedesktop.org/software/systemd/man/systemd.link.html#
• https://www.freedesktop.org/software/systemd/man/systemd.net-naming-scheme.html#
• https://access.redhat.com/documentation/en-us/red_hat_enterprise_linux/7/html/networking_guide/ch-consistent_network_device_naming