HelloWood

树莓派 4B 容器方式安装 OpenWrt 作为软路由

2022-07-20

树莓派 4B 容器方式安装 OpenWrt 作为软路由

在树莓派 4B，基于 Ubuntu 22.04，使用 Docker 容器的方式运行 Openwrt 作为软路由，基于 SuLingGG/OpenWrt-Docker 的方案

  • 什么是软路由

硬路由以特有的硬设备，包括处理器、电源供应、嵌入式软件，提供设定的路由器功能，如常用的路由器；软路由则是指利用台式机或服务器配合软件形成路由解决方案，主要靠软件的设置，达成路由器的功能；

普通路由器因为硬件性能限制，无法支持长时间处理大量流量，当家中有 NAS 等设备时，通常无法跑满带宽；通过软路由，可以让路由器只处理流量的转发，其他的功能由软路由实现

通常我们使用软路由用于多线负载、宽带叠加、为局域网内的其他设备过滤广告、自定义 DNS 等扩展功能

安装依赖

需要保证安装了linux-modules-extra-raspi，否则会导致在运行容器后出现Error response from daemon: failed to create the macvlan port: operation not supported错误

linux-modules-extra-raspi 是树莓派 Ubuntu Arm 的不常用扩展，Ubuntu 最新的包管理中默认不包含扩展；因此需要单独安装

1
sudo apt install linux-modules-extra-raspi

安装之后需要重启树莓派

1
sudo reboot

配置网络

  • 开启网卡混杂模式

默认情况下网卡只会将发送给本机的包传递到上层服务，其他的包一律丢弃；开启混杂模式后机器的网卡能够接收所有流经过它的数据流，而无论其目的地址是否是它，一般用于网络分析和路由节点；

树莓派只有一个有线接口，地址为 eth0，所以在 eth0 接口开启混杂模式

1
sudo ip link set eth0 promisc on

执行以下命令检查结果

1
ifconfig eth0

网卡 flag 信息有 PROMISC 表示开启成功

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
eth0: flags=4419<UP,BROADCAST,RUNNING,PROMISC,MULTICAST>  mtu 1500
inet 192.168.31.2  netmask 255.255.255.0  broadcast 192.168.31.255
inet6 2408:8207:24ac:6fc0::50c  prefixlen 128  scopeid 0x0<global>
    inet6 fe80::dea6:32ff:fe5f:b43e  prefixlen 64  scopeid 0x20<link>
    inet6 2408:8207:24ac:6fc0:dea6:32ff:fe5f:b43e  prefixlen 64  scopeid 0x0<global>
        ether dc:a6:32:5f:b4:3e  txqueuelen 1000  (Ethernet)
        RX packets 2705601  bytes 1502740361 (1.5 GB)
        RX errors 0  dropped 55  overruns 0  frame 0
        TX packets 2314782  bytes 826118897 (826.1 MB)
        TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0

配置 OpenWrt 容器

  1. 创建 macvlan

macvlan 是一种网卡虚拟化技术，允许在同一个物理网卡上配置多个 MAC 地址，即多个 interface，每个 interface 可以配置自己的 IP；macvlan直接通过以太网的 interface 连接到物理网络，因此性能极好

因此，软路由需要使用 macvlan 配合混杂模式在容器中实现路由功能

Docker 创建 macvlan 时要确定所在的网段，可以在路由器后台进行确认；如小米路由器常用的是 192.168.31.0/24网段；在创建网络时需要保证子网网段subnet和网关地址gateway参数与当前网络一致

1
docker network create -d macvlan --subnet=192.168.31.0/24 --gateway=192.168.31.1 -o parent=eth0 macnet
  1. 创建容器

创建容器时需要指定网络为刚才创建的 macnet

1
docker run --restart always --name openwrt -d --network macnet --privileged   sulinggg/openwrt:rpi4 /sbin/init
  1. 修改容器网络配置

容器成功运行后还无法直接使用，需要进入到容器中修改 OpenWrt 的网络配置

1
docker exec -it openwrt bash

修改网络

1
vi /etc/config/network
  • ipaddr 为 OpenWrt 分配 IP 地址，因为 OpenWrt 使用了独立的 Mac 地址，所以这个 IP 地址不能和树莓派的相同，否则会无法访问；如树莓派的 IP 地址为 192.168.31.2，可以将 OpenWrt 的 IP 改为 192.168.31.4
  • gateway 为当前局域网的网关地址，即 192.168.31.1
  • dns 需要指定 DNS，否则无法将域名解析为 IP，建议使用路由器的地址，或者使用 114.114.114.114等常用 DNS 服务器

需要注意的是，使用到的 IP 都应该是固定的，可以在路由器中配置 DHCP 进行 Mac 地址绑定

1
2
3
4
5
6
7
8
9
config interface 'lan'
option type 'bridge'
option ifname 'eth0'
option proto 'static'
option netmask '255.255.255.0'
option ip6assign '60'
option ipaddr '192.168.31.4'
option gateway '192.168.31.1'
option dns '114.114.114.114'

修改完成后重启容器的网络

1
/etc/init.d/network restart

重启完成后访问 http://192.168.31.4，使用账户 root 和密码 password 即可进入管理页面

  1. OpenWrt 配置

登录后在 网络-接口中修改 LAN 接口，在底层基本设置中选择忽略此接口，使用默认路由器做 DHCP 服务器
openwrt-config-dhcp.png

使用 OpenWrt

有两种使用方式：

一种是将 OpenWrt 作为路由器的网关，这样所有使用路由器的设备的流量都会被 OpenWrt 处理，这种方式要求路由器支持指定网关(辣鸡小米路由器没有 root 不支持指定，且官方已不支持 root)，并且 OpenWrt 足够稳定，否则会影响使用；

另一种方式是通过在设备端指定 OpenWrt 作为网关，只有这些设备的流量会被软路由处理，这种方式需要设备端支持（大部分 IoT 设备无法配置）
openwrt-usage-mac.png

配置重启后网卡默认使用混杂模式

网卡的混杂模式会在系统重启后失效，需要在系统启动后自定配置混杂模式，参考 How to enable Promiscuous Mode permanently on a NIC managed by NetworkManager?，通过注册一个单独的服务启用网卡混杂模式

  1. 添加 oneshot服务，在网络启动之后执行，配置 eth0 网卡为混杂模式
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
sudo bash -c 'cat > /etc/systemd/system/eth0-promisc.service' <<'EOS'
[Unit]
Description=Makes interfaces run in promiscuous mode at boot
After=network-online.target

[Service]
Type=oneshot
ExecStart=/usr/sbin/ip link set dev eth0 promisc on
TimeoutStartSec=0
RemainAfterExit=yes

[Install]
WantedBy=default.target
EOS
  1. 启用注册的服务
1
sudo systemctl enable eth0-promisc

这样，在系统重启后依然可以正常使用 OpenWrt

修复宿主机与 OpenWrt 无法通信问题

Docker 的 macvlan 为了安全禁止宿主机与容器通信，因此宿主机和 OpenWrt 无法互相访问，导致宿主机上的一些监控无法从 OpenWrt 拉取数据；可以通过在宿主机上再创建一个 macvlan 接口，修改路由规则解决该问题

配置 macvlan 接口

  • 宿主机创建 macvlan 接口

在宿主机上添加了一个新的 macvlan 桥接 eth0 的接口，名称为 openwrt-bridge

1
ip link add openwrt-bridge link eth0 type macvlan mode bridge
  • 为 openwrt-bridge 接口配置 IP 并启用

为 openwrt-bridge 接口配置不冲突的 IP地址 192.168.31.6，并启用该接口

1
2
ip addr add 192.168.31.6 dev openwrt-bridge
ip link set openwrt-bridge up
  • 配置路由规则，添加 OpenWrt

将 OpenWrt 的 IP 地址添加到 openwrt-bridge 接口的路由规则中，即可实现宿主机与 OpenWrt 容器的互相通信

1
ip route add 192.168.31.4 dev openwrt-bridge

配置重启后自动使用 macvlan 接口

同样通过添加一个 oneshot服务的方式配置

  1. 添加 oneshot服务，在网络启动之后执行，添加 macvlan 网卡
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
sudo bash -c 'cat > /etc/systemd/system/openwrt-bridge.service' <<'EOS'
[Unit]
Description=Add network interface for openwrt at boot
After=network-online.target

[Service]
Type=oneshot
ExecStart=/usr/sbin/ip link add openwrt-bridge link eth0 type macvlan mode bridge
ExecStart=/usr/sbin/ip addr add 192.168.31.6 dev openwrt-bridge
ExecStart=/usr/sbin/ip link set openwrt-bridge up
ExecStart=/usr/sbin/ip route add 192.168.31.4 dev openwrt-bridge
ExecStop=/usr/sbin/ip link delete openwrt-bridge
TimeoutStartSec=0
RemainAfterExit=yes

[Install]
WantedBy=default.target
EOS
  1. 启用注册的服务
1
sudo systemctl enable openwrt-bridge

参考文档

Tags: HomeLab OpenWrt RaspberryPi
← MacOS Monterey 制作 Windows 启动盘 Openwrt 在 Esxi 中以虚拟机方式安装 →