工业双网卡路由冲突解决：systemd-networkd Metric配置实战

1. 工业现场双网卡路由冲突的典型症状与根因定位

1.1 一个让人抓狂的现场故障

去年冬天，一个做机器视觉的朋友半夜给我打电话，说他们产线上的工控机出了个邪门问题：设备同时插着有线网卡和无线网卡，有线接的是厂内PLC和相机的内网，无线连的是车间办公网。结果每次重启之后，访问外网时好时坏，有时候能ping通网关，有时候直接超时，更离谱的是连内网的相机都偶尔掉线。他一开始怀疑是网线接触不良，换了三根线、两个交换机端口，问题依旧。后来怀疑无线驱动，重装了两次系统，还是老样子。

这种场景在工业计算机上太常见了。工控机、边缘计算盒子、AGV小车控制器、视觉检测主机，几乎都是“有线+无线”双网卡并存的配置。有线负责低延迟、高可靠的设备通信，无线负责远程运维、数据上云或者调试。听起来很美好，但Linux内核的路由表只有一个默认网关，两张网卡同时存在时，谁抢到默认路由，流量就走谁。如果两张网卡都通过DHCP拿到了网关地址，那系统里就会出现两条默认路由，内核按Metric值小的优先。问题是，很多发行版默认给有线网卡的Metric是100，无线是600，看起来有线优先，但实际部署中经常反过来，或者两条路由的Metric一样，导致内核随机选一条，表现就是“时好时坏”。

我后来远程连上去看了一眼ip route show，果然两条default路由，一条走eth0，一条走wlan0，Metric都是100。内核在等价路由之间做哈希，每次新建连接可能走不同的网卡，内网流量被错误地扔到无线网卡上，外网流量又可能被扔到没有外网出口的有线网卡上。这就是典型的双网卡路由优先级冲突。

1.2 为什么传统ifconfig和route搞不定

很多从CentOS 6或者Ubuntu 14.04时代过来的运维，第一反应是改/etc/network/interfaces或者写/etc/sysconfig/network-scripts/route-eth0。但在现代Linux发行版上，网络管理栈已经换了好几代。Ubuntu 18.04之后默认用Netplan，底层可以是systemd-networkd或者NetworkManager；Debian 10之后systemd-networkd逐渐成为服务器和工控场景的主流；RHEL 8/9虽然默认NetworkManager，但很多工业客户为了精简系统，会手动切到systemd-networkd。

systemd-networkd的好处是轻量、启动快、配置统一，特别适合无头工控机。但它有个特点：路由Metric的配置方式和传统工具完全不同。你不能再写up ip route add default via ... metric 100这种脚本，而是要在.network文件里用[Route]段或者GatewayOnLink、Metric这些关键字。很多人不知道这个区别，照着网上的老教程改，结果配置根本不生效，重启后路由又乱了。

更麻烦的是，无线网卡在systemd-networkd下的行为和有线的差异很大。有线网卡通常由.network文件静态匹配，无线网卡如果走wpa_supplicant，可能由wpa_supplicant@wlan0.service管理，DHCP客户端拿到的路由Metric默认是600，但如果你在.network里没显式指定，systemd-networkd可能会给它一个默认值，导致和有线网卡的Metric打架。

1.3 根因拆解：内核路由决策的底层逻辑

要彻底解决这个问题，得先搞清楚Linux内核怎么选路。内核维护一张路由表（main表），每条路由有一个Metric（也叫跳数）。当有多个匹配目标地址的路由时，内核选Metric最小的。如果Metric相同，就进入等价多路径（ECMP）模式，按哈希分流。对于默认路由（0.0.0.0/0），如果两条路由Metric相同，内核会轮流用，或者根据源地址哈希，表现就是“一会儿走有线，一会儿走无线”。

工业场景的需求通常是：

• 内网设备（PLC、相机、机器人）必须走有线，因为无线延迟抖动大，丢包率高。
• 外网或办公网流量走无线，因为有线网络通常是隔离的，没有外网出口。
• 如果无线断开，系统不能完全失联，至少要有线还能通内网。

所以正确的路由策略应该是：有线网卡的默认路由Metric设小（比如100），无线网卡的默认路由Metric设大（比如600），并且确保内网网段的路由只走有线。这样内核优先选有线作为默认出口，但如果有线没有外网，流量会走有线然后被丢弃——所以还需要更精细的策略路由，或者干脆不给有线配默认网关，只配内网静态路由。

但很多工控机的有线网卡是通过DHCP拿地址的，DHCP服务器会下发默认网关，你没法控制。这时候就得在systemd-networkd里用UseRoutes=false或者Metric=来覆盖DHCP下发的路由。

2. systemd-networkd配置体系与Metric参数深度解析

2.1 systemd-networkd的文件结构与匹配逻辑

systemd-networkd的配置分三个层次：.netdev文件创建虚拟设备，.network文件匹配物理设备并配置网络，.link文件配置底层链路参数。对于双网卡路由优先级，核心是.network文件。

.network文件的匹配规则是按文件名排序，第一个匹配上的生效。比如10-eth0.network和20-wlan0.network，系统会先读10，再读20。匹配条件用[Match]段，可以按网卡名、MAC地址、驱动类型、PCI路径等匹配。工业现场建议用MAC地址匹配，因为网卡名可能因为内核枚举顺序变化而改变，比如enp3s0变成enp4s0。

一个典型的.network文件长这样：

[Match] MACAddress=00:1b:21:3c:4d:5e [Network] DHCP=ipv4 LinkLocalAddressing=no IPv6AcceptRA=no [DHCPv4] UseRoutes=false [Route] Destination=192.168.1.0/24 Gateway=192.168.1.1 Metric=100

这里的关键是[DHCPv4]段的UseRoutes=false，它告诉systemd-networkd不要安装DHCP下发的默认路由。然后手动在[Route]段里加内网静态路由，Metric设小。这样有线网卡只负责内网，不会抢默认路由。

无线网卡的配置类似，但通常需要保留DHCP下发的默认路由，因为无线是外网出口。可以这样写：

[Match] MACAddress=aa:bb:cc:dd:ee:ff [Network] DHCP=ipv4 [DHCPv4] UseRoutes=true RouteMetric=600

RouteMetric=600是systemd-networkd 244版本之后支持的参数，直接覆盖DHCP下发的默认路由Metric。如果你的系统版本较老，可能需要在[Route]段手动加默认路由，或者用Metric=在[Network]段全局设置。

2.2 Metric值的计算与选择依据

Metric值不是随便填的，它影响内核选路的优先级。数值越小优先级越高。常见的默认值：

• 有线DHCP：100
• 无线DHCP：600
• 静态路由：通常不设，默认0

工业场景建议：

• 有线内网静态路由：Metric 50-100
• 有线默认路由（如果有外网）：Metric 100
• 无线默认路由：Metric 600
• 备用4G/5G路由：Metric 700

为什么无线要设600而不是200？因为无线链路的稳定性远不如有线，即使信号满格，延迟也可能突然飙升。把Metric设大，确保只要有线可用，默认流量就不走无线。600这个值是systemd-networkd的默认无线Metric，沿用它可以减少和其他服务的冲突。

如果两张网卡都需要默认路由，但希望有线优先，可以设：

• 有线默认路由Metric=100
• 无线默认路由Metric=600

这样内核优先选有线。但有线如果没有外网出口，流量会走有线然后被防火墙丢弃，不会自动切到无线。要实现自动切换，需要更复杂的策略路由或者用ip rule配合ip route，但工业场景通常不需要自动切换，因为网络拓扑是固定的。

2.3 策略路由与多表路由的进阶用法

如果需求更复杂，比如“内网走有线，外网走无线，但无线断开时外网走有线”，那就得用策略路由。Linux支持多张路由表，默认有local、main、default三张。可以创建自定义表，比如table 100给有线，table 200给无线。

配置方法是在.network文件里用[RoutingPolicyRule]段：

[RoutingPolicyRule] From=192.168.1.0/24 Table=100 Priority=1000

然后在[Route]段指定Table=100。这样源地址是内网网段的流量会查table 100，走有线。其他流量查main表，走无线。

但策略路由的配置复杂度高，容易出错。工业现场如果只是简单的“内网有线、外网无线”，用Metric覆盖就够了。策略路由适合有多个内网网段、需要精细控制的场景。

3. 双网卡Metric配置的完整实操流程

3.1 环境确认与网卡识别

第一步永远是确认系统版本和网络管理栈。执行：

systemctl status systemd-networkd networkctl status ip link show

如果systemd-networkd是active，说明它在管理网络。如果同时有NetworkManager在跑，可能会冲突，建议禁用其中一个：

systemctl disable --now NetworkManager systemctl enable --now systemd-networkd

然后识别网卡名和MAC地址：

ip -br link show

输出类似：

lo UNKNOWN 00:00:00:00:00:00 enp3s0 UP 00:1b:21:3c:4d:5e wlp2s0 UP aa:bb:cc:dd:ee:ff

记下MAC地址，后面配置用MAC匹配更可靠。

3.2 有线网卡配置：只走内网，不抢默认路由

创建/etc/systemd/network/10-wired.network：

[Match] MACAddress=00:1b:21:3c:4d:5e [Network] DHCP=ipv4 LinkLocalAddressing=no IPv6AcceptRA=no LLMNR=no [DHCPv4] UseRoutes=false UseDNS=false [Route] Destination=192.168.1.0/24 Gateway=192.168.1.1 Metric=100

这里UseRoutes=false是关键，它阻止DHCP下发的默认路由进入内核。UseDNS=false是因为内网DNS通常不需要，避免DNS查询走有线导致解析慢。然后手动加内网静态路由，Metric=100。

如果内网有多个网段，比如192.168.1.0/24和192.168.2.0/24，就加多个[Route]段。

3.3 无线网卡配置：作为默认出口，Metric设大

创建/etc/systemd/network/20-wireless.network：

[Match] MACAddress=aa:bb:cc:dd:ee:ff [Network] DHCP=ipv4 LinkLocalAddressing=no IPv6AcceptRA=no [DHCPv4] UseRoutes=true RouteMetric=600 UseDNS=true

RouteMetric=600确保无线默认路由的Metric是600，低于有线的100优先级。UseDNS=true让无线下发的DNS生效，用于外网域名解析。

如果系统版本不支持RouteMetric，可以改成手动加默认路由：

[Route] Destination=0.0.0.0/0 Gateway=192.168.100.1 Metric=600

但网关地址得写死，不如DHCP灵活。

3.4 重启服务与路由验证

配置完成后，重启systemd-networkd：

systemctl restart systemd-networkd

然后检查路由表：

ip route show

期望输出：

default via 192.168.100.1 dev wlp2s0 proto dhcp src 192.168.100.50 metric 600 192.168.1.0/24 via 192.168.1.1 dev enp3s0 proto static metric 100 192.168.1.0/24 dev enp3s0 proto kernel scope link src 192.168.1.10 metric 100 192.168.100.0/24 dev wlp2s0 proto kernel scope link src 192.168.100.50 metric 600

注意默认路由只有一条，走无线，Metric 600。内网路由走有线，Metric 100。这样内网流量走有线，外网流量走无线，互不干扰。

再验证一下：

ping -c 3 192.168.1.100 # 内网设备，应该走有线 ping -c 3 8.8.8.8 # 外网，应该走无线 traceroute 8.8.8.8 # 确认第一跳是无线网关

如果内网ping不通，检查有线网卡的IP和路由是否正确。如果外网ping不通，检查无线网关和DNS。

3.5 持久化与开机自启验证

systemd-networkd的配置是持久的，重启后自动生效。但建议做一次完整重启测试：

reboot

重启后再次检查ip route show，确认路由表符合预期。如果发现路由又乱了，可能是其他服务在干扰，比如dhclient或者NetworkManager残留。用systemctl list-units | grep -i network排查。

另外，工业现场经常有断电重启的情况，建议在/etc/systemd/network/下加一个99-default.link文件，统一设置网卡命名策略，避免网卡名变化导致匹配失败：

[Match] OriginalName=* [Link] NamePolicy=mac MACAddressPolicy=persistent

这样网卡名会基于MAC地址生成，重启后不会变。

4. 常见故障排查与避坑经验实录

4.1 路由表里出现两条默认路由怎么办

这是最常见的症状。原因通常是DHCP下发的路由没被抑制。检查.network文件里有没有UseRoutes=false，或者RouteMetric是否生效。如果配置没问题，但路由还在，可能是systemd-networkd版本太老，不支持这些参数。用systemd --version查看版本，低于244的建议升级，或者改用[Route]段手动覆盖。

另一个可能是无线网卡的wpa_supplicant在DHCP之后又加了一条路由。检查/etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf里有没有update_config=1，这个选项会让wpa_supplicant修改网络配置，建议关掉。

4.2 内网流量被错误地路由到无线网卡

如果ip route show里内网网段的路由指向了无线网卡，说明有线的静态路由没生效。检查[Route]段的Destination和Gateway是否正确，Metric是否比无线的小。另外，如果内网网段和无线网段有重叠，比如都是192.168.1.0/24，那内核会优先选直连路由，导致冲突。工业现场一定要规划好网段，有线内网和无线外网用不同的私有网段。

4.3 无线断开后系统完全失联

如果无线是唯一的默认出口，无线一断，外网就没了。但内网应该还能通。如果内网也不通，说明有线的静态路由没配好，或者有线网卡的IP丢了。建议在.network文件里加ConfigureWithoutCarrier=yes，这样即使网线没插，网卡也会保留IP配置，方便调试。

另外，可以配一个备用路由，比如用4G模块，Metric设700，无线断了自动切4G。但工业场景通常不需要，因为产线网络是固定的。

4.4 排查工具与命令速查表

注意：修改.network文件后，一定要执行networkctl reload再networkctl reconfigure <网卡名>，或者直接重启systemd-networkd。只改文件不重载，配置不会生效。

4.5 几个只有踩过坑才知道的细节

第一个坑：[DHCPv4]段的RouteMetric参数在systemd 244之前叫Metric，而且只在[Network]段生效。如果你照着新文档写，在老系统上会报错。建议先查版本，再决定用哪个参数。

第二个坑：无线网卡的.network文件如果和wpa_supplicant的配置冲突，比如wpa_supplicant自己加了默认路由，那systemd-networkd的Metric会被覆盖。解决办法是在wpa_supplicant配置里加update_config=0，禁止它修改网络。

第三个坑：工业现场经常用USB无线网卡，这种网卡的MAC地址可能每次重启都变。用MAC匹配会失效。建议用[Match]的Path或者Driver匹配，比如Driver=rtl8192cu，或者用OriginalName=wlan*。

第四个坑：如果系统里同时有systemd-networkd和dhclient在跑，dhclient会偷偷加路由。检查ps aux | grep dhclient，如果有，禁用对应的服务。

5. 工业场景下的扩展配置与长期维护建议

5.1 多网卡多网段的策略路由模板

如果工控机有三张网卡：有线内网、无线外网、4G备用，可以这样配：

有线（内网）：

[Match] MACAddress=00:1b:21:3c:4d:5e [Network] DHCP=ipv4 [DHCPv4] UseRoutes=false [Route] Destination=192.168.1.0/24 Gateway=192.168.1.1 Metric=100

无线（外网）：

[Match] MACAddress=aa:bb:cc:dd:ee:ff [Network] DHCP=ipv4 [DHCPv4] UseRoutes=true RouteMetric=600

4G（备用）：

[Match] MACAddress=11:22:33:44:55:66 [Network] DHCP=ipv4 [DHCPv4] UseRoutes=true RouteMetric=700

这样优先级：有线内网 > 无线外网 > 4G备用。无线断了，4G自动接管默认路由。

5.2 配置文件的版本管理与备份

工业现场的配置一旦调好，就不应该随便动。建议把/etc/systemd/network/整个目录用git管理，或者至少打个tar包备份。每次修改前先cp -r /etc/systemd/network /etc/systemd/network.bak，出问题可以快速回滚。

另外，.network文件的权限必须是644，属主root。如果权限不对，systemd-networkd会忽略它。用chmod 644 /etc/systemd/network/*.network统一设置。

5.3 远程维护时的安全注意事项

工业现场通常没有显示器，全靠SSH远程。如果路由配错，SSH可能断连。建议在修改网络配置前，先开一个screen或者tmux会话，或者用at命令定时回滚：

echo "cp /etc/systemd/network.bak/* /etc/systemd/network/ && systemctl restart systemd-networkd" | at now + 5 minutes

这样5分钟后如果没取消，配置自动回滚。确认新配置没问题后，用atrm删掉定时任务。

5.4 长期运行中的Metric漂移问题

有些工控机运行几个月后，路由Metric会莫名其妙变化。这通常是因为DHCP租约续期时，systemd-networkd重新应用了路由，但Metric没保持。解决办法是在.network文件里显式写死RouteMetric，并且加[DHCPv4]的UseRoutes=true，让每次续期都按配置来。

另外，如果无线信号弱，wpa_supplicant可能会频繁重连，每次重连都会重新DHCP，导致路由表抖动。建议在/etc/systemd/network/20-wireless.network里加[Network]的DHCP=ipv4和[DHCPv4]的RouteMetric=600，并且用wpa_supplicant的bgscan参数优化漫游。

5.5 从Metric到策略路由的演进路径

如果现场需求从“内网有线、外网无线”升级到“多个内网网段走不同网卡”，那就得用策略路由。比如：

• 192.168.1.0/24 走有线1
• 192.168.2.0/24 走有线2
• 其他走无线

配置方法是在.network文件里加[RoutingPolicyRule]：

[RoutingPolicyRule] From=192.168.1.0/24 Table=100 Priority=1000 [Route] Destination=192.168.1.0/24 Gateway=192.168.1.1 Table=100 Metric=100

然后创建/etc/iproute2/rt_tables里的自定义表：

100 wired1 200 wired2

这种配置复杂度高，建议先在测试环境验证，再上产线。

5.6 一个真实的产线案例复盘

去年那个朋友的产线，最后是怎么解决的？我远程连上去，发现他的系统是Ubuntu 20.04，systemd 245，NetworkManager和systemd-networkd都在跑。NetworkManager给无线加了默认路由Metric 600，systemd-networkd给有线加了默认路由Metric 100，但有线没有外网，所以外网流量走有线被丢弃。同时，内网流量因为两条默认路由等价，有时候走无线，导致相机掉线。

解决步骤：

1. 禁用NetworkManager：systemctl disable --now NetworkManager
2. 确认systemd-networkd接管：systemctl enable --now systemd-networkd
3. 写有线.network文件，UseRoutes=false，加内网静态路由Metric 100
4. 写无线.network文件，RouteMetric=600
5. 重启，验证路由表
6. 加at定时回滚，确认稳定后取消

前后花了不到20分钟，问题彻底解决。后来他产线跑了半年，没再出过网络问题。

这个案例说明，双网卡路由冲突不是玄学，就是Metric没配对。只要理解了内核选路逻辑，用systemd-networkd的配置覆盖DHCP默认行为，就能稳稳搞定。工业现场的网络配置，稳定比灵活重要，宁可手动写死路由，也不要依赖DHCP的自动下发。