W tym artykule znajdują się informacje na temat usługi równoważenia obciążenia sieci firmy Microsoft (NLB) (wraz z krótkim omówieniem) i jej konfiguracji na przełącznikach Dell Networking Force10.
Cele
- Przegląd produktów NLB
- NLB w trybie emisji pojedynczej
- NLB w trybie multiemisji
- Ograniczenia dotyczące włączania usługi NLB na przełącznikach
- Zalety pracy z klastrowaniem firmy Microsoft
- Włączanie i wyłączanie floodingu sieci VLAN
- Konfigurowanie przełącznika pod usługę NLB
Przegląd produktów NLB
Ta funkcja jest obsługiwana w systemie operacyjnym Dell Networking.
Równoważenie obciążenia sieci (NLB) to funkcja klastrowania, którą firma Microsoft stosuje w systemach operacyjnych Windows 2000 Server i Windows Server 2003. Usługa NLB korzysta z rozproszonej metodologii lub wzoru do równego podziału obciążenia ruchem sieciowym w obrębie zestawu serwerów, które są częścią klastra lub grupy. Usługa NLB łączy serwery w jedną grupę multiemisji i próbuje wykorzystać standardowe adresy IP multiemisji lub emisji pojedynczej oraz adresy MAC do przekazywania ruchu w sieci. Jednocześnie stosuje pojedynczy wirtualny adres IP jako docelowy adres IP do wszystkich klientów, co pozwala serwerom dołączyć do tej samej grupy multiemisji w sposób niewidoczny dla klientów (klienty nie widzą, że grupa rozszerzyła się o nowe serwery). Do łączenia z serwerem klienty korzystają z adresów IP klastra. Usługa NLB umożliwia flooding i ruch przez porty VLAN (w trybie emisji pojedynczej) lub używanie podzbiorów portów w sieci VLAN (w trybie multiemisji), co pozwala uniknąć przeciążenia i zoptymalizować efektywność przetwarzania pakietów danych w serwerach.
NLB funkcjonuje w dwóch trybach: emisji pojedynczej i multiemisji. Adres IP klastra i powiązany z nim adres MAC są konfigurowane w aplikacji NLB działającej w systemie Windows Server. W trybie emisji pojedynczej, gdy przy użyciu aplikacji ARP następuje próba przypisania adresu IP serwera do adresu MAC, przełącznik określa, czy odpowiedź ARP uzyskana z serwera jest typu NLB. Przełącznik następnie mapuje adres IP (IP klastra) z adresem MAC (klastra). W trybie multiemisji adres IP klastra jest mapowany do adresu MAC klastra multiemisji skonfigurowanego przy użyciu statycznego polecenia ARP CLI. Po zapisie wpisu NLB ruch przekierowywany jest do wszystkich serwerów w sieci VLAN odpowiadającej wirtualnemu adresowi IP klastra.
Funkcja równoważenia obciążenia sieci firmy Microsoft jest dostępna tylko w systemie FTOS w wersji 9.3.0.0 lub nowszej.
NLB w trybie emisji pojedynczej
Weźmy pod uwagę przykładową topologie, w której cztery serwery od S1 do S4 są skonfigurowane jako klaster lub farma. Ten zestaw serwerów jest podłączony do przełącznika warstwy 3, który z kolei jest podłączony do klientów końcowych. Serwery zawierają jeden adres IP (adres IP klastra — 172.16.2.20) i pojedynczy adres MAC w trybie emisji pojedynczej (adres MAC klastra — 00-bf-ac-10-00-01) do równoważenia obciążenia. Z uwagi na to, że wiele portów przełącznika nie może zapamiętać pojedynczego adresu MAC, poza adresem MAC klastra do serwerów od S1 do S4 przypisywane są odpowiednio adresy od MAC-s1 do MAC-s4. Wszystkie serwery klastra należą do sieci VLAN o nazwie VLAN1.
Sekwencja zdarzeń w NLB w trybie emisji pojedynczej:
- Przełącznik wysyła żądanie ARP, aby przypisać adres IP adresu MAC klastra.
- Serwery ARP wysyłają odpowiedzi ARP z adresem MAC klastra w nagłówku ARP i adres MAC-s1/s2/s3/s4 (serwery od S1 do S4) w nagłówku Ethernet.
- Przełącznik łączy adres IP z adresem MAC klastra przy użyciu ostatniej uzyskanej odpowiedzi ARP. Załóżmy, że w tym przypadku ostatnia odpowiedź ARP przyszła z tMAC-s4 (przy założeniu, że odpowiedź ARP z MAC-s4 została odebrana jako ostatnia). Interfejs związany z serwerem — S4, jest dodany do tabeli ARP.
- Gdy funkcja NLB jest włączona, po zapamiętaniu wpisy NLB ARP następuje flooding całego ruchu na wszystkich portach w sieci VLAN 1.
Dzięki funkcji NLB rama danych kierowana jest do wszystkich serwerów, aby te mogły wykonać równoważenie obciążenia.
NLB w trybie multiemisji
Weźmy pod uwagę przykładową topologie, w której cztery serwery od S1 do S4 są skonfigurowane jako klaster lub farma. Ten zestaw serwerów jest podłączony do przełącznika warstwy 3, który z kolei jest podłączony do klientów końcowych. Zawierają pojedynczy adres MAC multiemisji (klaster MAC: 03-00-5E-11-11-11).
W trybie multiemisji NLB statyczne polecenie konfiguracji ARP jest ustawione w taki sposób, aby skojarzyć adres IP klastra z adresem MAC klastra multiemisji.
Przy NLB w trybie multiemisji dane są przesyłane do wszystkich serwerów przy użyciu portu określonego przy użyciu polecenia multiemisji warstwy 2, czyli mac-address-table static multicast vlan output-range , w trybie KONFIGURACJI.
Ograniczenia dotyczące włączania usługi NLB na przełącznikach
- Do transmisji wszystkich pakietów do wszystkich serwerów, które są częścią sieci VLAN, w trybie emisji pojedynczej NLB używany jest flooding przełącznika. Podczas przetwarzania dużych ilości ruchu wydajność klastrowania może ulec nieznacznej zmianie. Ograniczenie dotyczy przełączników, które wykonują w oprogramowaniu flooding w emisji pojedynczej.
- Polecenie „ip vlan-flooding” ma zastosowanie na przestrzeni całego systemu i we wszystkich sieciach VLAN. W przypadku, gdy można zastosować NLB a odpowiedzi ARP zawierają rozbieżność w Ethernet SHA i ramkach SHA nagłówka ARP, następuje flooding w odpowiedniej sieci VLAN.
- Maksymalna liczba jednocześnie obsługiwanych klastrów wynosi osiem.
Zalety pracy z klastrowaniem firmy Microsoft
Klastrowanie firmy Microsoft umożliwia reprezentowanie wielu serwerów z systemem Microsoft Windows za pomocą jednego adresu MAC i IP. Dzięki temu równoważenie lub przełączanie awaryjne jest przejrzyste. System operacyjny Dell Networking domyślnie nie rozpoznaje klastrów serwerów. Aby było to możliwe, trzeba go skonfigurować. Po wysłaniu żądania ARP do klastra serwerów w zależności od konfiguracji klastra odpowiada aktywny serwer lub wszystkie serwery. Gdy aktywny serwer wysyła odpowiedź, przełącznik Dell odczytuje adres MAC tego serwera. Gdy odpowiadają wszystkie serwery, przełącznik rejestruje tylko ostatnią odebraną odpowiedź ARP, a także odczytuje adres MAC jednego serwera. Wirtualny adres MAC nigdy nie zostaje rozpoznany. Z tego względu ruch jest kierowany tylko do jednego serwera, a nie całego klastra. Przełączanie awaryjne i równoważenie nie jest zachowywane.
Aby zachować przełączanie awaryjne i równoważenie, przełącznik przekazuje ruch kierowany do klastra serwerów do wszystkich portów w sieci VLAN połączonej z klastrem. Aby mieć pewność, że tak się stanie, musisz skonfigurować polecenie ip vlan-flooding w przełączniku Dell podczas konfiguracji klastra Microsoft. Adres MAC serwera podawany jest w nagłówku ramki Ethernet odpowiedzi ARP, a wirtualny adres MAC reprezentujący klaster znajduje się w ładunku. Następnie następuje flooding ze wszystkich całego ruchu przeznaczonego do klastra. Do wszystkich serwerów w klastrze dociera ruch, więc przełączanie awaryjne i równoważenie jest zachowane.
Włączanie i wyłączanie floodingu sieci VLAN
- Starsze wpisy ARP są zastępowane, gdy serwer rozpoznaje nowe wpisy NLB.
- Wszystkie wpisy ARP rozpoznane po włączeniu tej funkcji są usuwane po jej wyłączeniu, a RP2 inicjuje rozwiązanie ARP. Funkcję można wyłączyć za pomocą polecenia no ip vlan-flooding.
- Jeśli funkcja jest włączona, do portu dodanego do sieci VLAN automatycznie kierowany jest ruch. Stare wpisy ARP nie są usuwane ani aktualizowane.
- Jeśli port zostanie usunięty, jego wpisy ARP również są usuwane z CAM.
- Do kanałów portów w sieci VLAN również kierowany jest ruch.
- Zapis konfiguracji nie ma na nią wpływu.
- Jeśli funkcja jest włączona, wyświetlana jest wynikach uzyskanych po wpisaniu polecenia show running-config, które służy do wyświetlania konfiguracji CLI wiersza ip vlan-flooding. Tylko w ten sposób można sprawdzić, czy funkcja jest włączona.
Konfigurowanie przełącznika pod usługę NLB
Aby umożliwić funkcjonowanie w przełączniku trybu NLB w emisji pojedynczej, wykonaj następujące czynności:
.
| Polecenie |
Parametry |
| FTOS# configuration |
Przejdź do trybu globalnej konfiguracji. |
| FTOS(conf)# ip vlan-flooding |
To polecenie określa, że wszystkie dane warstwy 3 przekierowywane w emisji pojedynczej przechodzące przez port sieci muszą przejść flooding przez wszystkie porty w tej sieci VLAN. Może być kilka wpisów w tabeli ARP rozwiązanych za pomocą pakietów ARP, które miały Ethernet MAC SA inny niż wynikałoby to z informacji MAC w pakiecie ARP. Flooding danych w emisji pojedynczej zachodzi tylko w przypadku pakietów, które używają wpisów ARP. |
Aby umożliwić funkcjonowanie w przełączniku trybu NLB w multiemisji, wykonaj następujące czynności:
| Polecenie |
Parametry |
| FTOS# configure |
Przejdź do trybu globalnej konfiguracji. |
| FTOS(conf)# arp 192.168.1.1 te 0/10 |
To polecenie dodaje statyczny wpis ARP do kojarzenia w przełączniku adresu IP z adresem MAC multiemisji. To ustawienie powoduje, że adres MAC multiemisji jest mapowany do adresu IP klastra, gdy przełącznik pracuje w trybie NLB. |
| FTOS(conf)# mac-address-table static multicast vlan 1 output- range te 0/1 - 4 |
Powoduje przypisanie określonych adresów MAC lub sprzętu do sieci VLAN. |