In dit artikel wordt uitgelegd wat Microsoft Network Load Balancing (NLB) is en wordt een kort overzicht gegeven van hoe u dit op Dell Networking Force10 switches configureert.
Doelstellingen
- Overzicht van NLB
- NLB-unicast-modus
- NLB-multicast-modus
- Beperkingen bij het inschakelen van NLB op switches
- Voordelen van werken met Microsoft Clustering
- VLAN flooding in- en uitschakelen
- Een switch voor NLB configureren
Overzicht van NLB
Deze functie wordt ondersteund op Dell Networking OS.
Network Load Balancing (NLB) is een clusterfunctionaliteit die door Microsoft is geïmplementeerd op de besturingssystemen Windows 2000 Server en Windows Server 2003. NLB maakt gebruik van een gedistribueerde methodologie of patroon om het netwerkverkeer gelijkelijk te splitsen en te verdelen over een reeks servers die deel uitmaken van de cluster of groep. NLB combineert de servers in één multicast-groep en probeert de standaard multicast- of unicast-IP- en MAC-adressen voor het doorsturen van het netwerkverkeer te gebruiken. Tegelijkertijd wordt er ook gebruikgemaakt van één virtueel IP-adres voor alle clients als bestemmings-IP-adres, waardoor servers aan dezelfde multicast-groep kunnen deelnemen op een manier die transparant is voor de clients (de clients merken de toevoeging van nieuwe servers aan de groep niet). De clients gebruiken een cluster-IP-adres om verbinding met de server te maken. De NLB-functionaliteit maakt flooding van verkeer over de VLAN-poorten (voor unicast-modus) of een subset van de poorten in een VLAN (voor multicast-modus) mogelijk om overbelasting te voorkomen en voor effectieve prestaties van de servers voor optimale verwerking van datapakketten.
NLB werkt in twee modi, namelijk unicast-modus en multicast-modus. Het cluster-IP-adres en het bijbehorende cluster-MAC-adres zijn geconfigureerd in de NLB-applicatie op de Windows Server. In de unicast-modus geldt het volgende: als wordt gepoogd het IP-adres van de server met behulp van de ARP-applicatie aan het MAC-adres te koppelen, bepaalt de switch of het ARP-antwoord van de server van een NLB-type is. De switch koppelt vervolgens het IP-adres (cluster-IP) aan het MAC-adres (cluster-MAC-adres). In de multicast-modus wordt het cluster-IP-adres gekoppeld aan een cluster-multicast-MAC-adres dat met een statische ARP-CLI-configuratieopdracht is geconfigureerd. Nadat de NLB-vermelding bekend is, wordt het verkeer doorgestuurd naar alle servers in het VLAN die overeenkomen met het virtuele cluster-IP-adres.
De Microsoft Network Load Balancing functie is alleen beschikbaar in FTOS-versie 9.3.0.0 en hoger.
NLB-unicast-modus
Denk eens aan een voorbeeldtopologie waarin vier servers, namelijk S1 tot en met S4, als een cluster of een farm zijn geconfigureerd. Deze reeks servers is verbonden met een Layer 3-switch die op zijn beurt met de end-clients is verbonden. De servers bevatten één IP-adres (IP-clusteradres 172.16.2.20) en één afzonderlijk unicast-MAC-adres (MAC-Cluster-adres 00-bf-ac-10-00-01) voor werklastverdeling. Omdat meerdere poorten van een switch niet één en hetzelfde MAC-adres kunnen kennen, wordt aan de servers naast het MAC-clusteradres respectievelijk de MAC-adressen MAC-s1 tot en met MAC-s4 toegewezen op S1 tot en met S4. Alle servers van de cluster behoren tot de VLAN genaamd VLAN1.
In de unicast NLB-modus treedt de volgende volgorde van gebeurtenissen op:
- De switch stuurt een ARP-verzoek om het IP-adres van het cluster-MAC-adres te weten te komen.
- De ARP-servers sturen een ARP-respons met het MAC-clusteradres in de ARP-header en een MAC-adres van MAC-s1/s2/s3/s4 (voor servers S1 tot en met S4) in de Ethernet-header.
- De switch koppelt het IP-adres aan het MAC-clusteradres met de laatste ARP-respons die deze ontvangt. Ga ervan uit dat in dit geval de laatste ARP-respons van tMAC-s4 is verkregen (ervan uitgaande dat de ARP-respons met MAC-s4 als laatste is ontvangen). De interface die aan de server, S4, is gekoppeld, wordt toegevoegd aan de ARP-tabel.
- Met de NLB-functie ingeschakeld, wordt na het leren van de NLB-ARP-vermelding, al het volgende dataverkeer op alle poorten in VLAN 1 geflood.
Met NLB wordt het dataframe naar alle servers doorgestuurd om werklastverdeling uit te voeren.
NLB-multicast-modus
Denk eens aan een voorbeeldtopologie waarin vier servers, namelijk S1 tot en met S4, als een cluster of een farm zijn geconfigureerd. Deze reeks servers is verbonden met een Layer 3-switch die op zijn beurt met de end-clients is verbonden. Ze bevatten één multicast-MAC-adres (MAC-Cluster: 03-00-5E-11-11-11).
Een statische ARP-configuratieopdracht is in de modus voor multicast NLB geconfigureerd om het cluster-IP-adres aan een multicast-cluster-MAC-adres te koppelen.
Met multicast-NLB-modus wordt de data doorgestuurd naar alle servers op basis van de poort die is gespecificeerd met behulp van de Layer 2-multicast-opdracht, namelijk de opdracht mac-address-table static multicast vlan output-range , in de CONFIGURATION-modus.
Beperkingen bij het inschakelen van NLB op switches
- De NLB-unicast-modus maakt gebruik van switch flooding om alle pakketten naar alle servers die deel uitmaken van het VLAN te verzenden. Wanneer een grote hoeveelheid verkeer wordt verwerkt, kunnen de clusterprestaties daar in geringe mate onder lijden. Deze beperking geldt voor switches die unicast flooding in de software uitvoeren.
- De opdracht "ip vlan-flooding" is systeembreed van toepassing en ook op alle VLAN's. In gevallen waarin de NLB van toepassing is en de ARP-antwoorden een verschil in de Ethernet-SHA- en ARP-header SHA-frames bevatten, vindt een flooding van de pakketten via het relevante VLAN plaats.
- Het maximale aantal gelijktijdige clusters dat wordt ondersteund is acht.
Voordelen van werken met Microsoft Clustering
Microsoft-clustering maakt het mogelijk dat meerdere servers met Microsoft Windows worden weergegeven met één MAC-adres en IP-adres om transparante failover en werklastverdeling te kunnen bieden. Dell Networking OS wordt niet standaard door serverclusters herkend; het moet daarvoor worden geconfigureerd. Wanneer een ARP-aanvraag naar een servercluster is verzonden, stuurt de actieve server of sturen alle servers een antwoord, afhankelijk van de configuratie van het cluster. Als de actieve server een antwoord stuurt, leert de Dell switch het MAC-adres van de actieve server kennen. Als alle servers antwoorden, registreert de switch alleen het laatst ontvangen ARP-antwoord en leert de switch het werkelijke MAC-adres van één server kennen; het virtuele MAC-adres wordt niet bekend. Omdat de virtuele MAC-adres niet bekend is geworden, wordt het verkeer doorgestuurd naar slechts één server in plaats van het hele cluster en worden failover en werklastverdeling niet behouden.
Als u failover en werklastverdeling wilt behouden, stuurt de switch het verkeer dat bestemd is voor het servercluster naar alle lidpoorten in het VLAN dat met het cluster is verbonden. Om ervoor te zorgen dat dit gebeurt, dient u de opdracht ip vlan-flooding op de Dell switch te configureren op het moment dat het Microsoft-cluster wordt geconfigureerd. Het MAC-adres van de server wordt in de Ethernet-frame header van de ARP-respons gegeven, terwijl het virtuele MAC-adres dat naar het cluster verwijst in de payload is opgenomen. Al het verkeer dat bestemd is voor het cluster komt vervolgens uit alle lidpoorten gestroomd. Omdat alle servers in het cluster verkeer ontvangen, worden failover en werklastverdeling behouden
VLAN-flooding in- en uitschakelen
- De oudere ARP-vermeldingen worden overschreven wanneer er nieuwere NLB-vermeldingen zijn geleerd.
- Alle ARP-vermeldingen die zijn geleerd nadat de functie is ingeschakeld, worden verwijderd wanneer de functie is uitgeschakeld, en RP2 activeert een ARP-resolutie. De functie wordt uitgeschakeld met de opdracht no ip vlan-flooding.
- Wanneer een poort aan het VLAN wordt toegevoegd, ontvangt de poort automatisch verkeer als de functie is ingeschakeld. Oude ARP-vermeldingen worden niet verwijderd of bijgewerkt.
- Wanneer een lidpoort wordt verwijderd, worden ook de ARP-vermeldingen van de CAM verwijderd.
- Poortkanalen in het VLAN ontvangen ook verkeer.
- Het opslaan van den configuratie heeft geen invloed op de configuratie.
- De functie, indien ingeschakeld, wordt weergegeven in de uitvoer van de opdracht show running-config waarmee de CLI-configuratie ip vlan-flooding wordt weergegeven. Afgezien daarvan is er geen indicatie van het inschakelen van deze mogelijkheid.
Een switch voor NLB configureren
Om een switch voor de Unicast NLB-moduswerkwijze in te schakelen, voert u de volgende stappen uit:
.
| Opdracht |
Parameters |
| FTOS# configuration |
Ga naar de configuratiemodus. |
| FTOS(conf)# ip vlan-flooding |
Dit geeft aan dat alle Layer 3 unicast gerouteerde data die door een VLAN-lidpoort gaat, moet worden geflood over alle lidpoorten van die VLAN. Er zijn mogelijk sommige ARP-tabelvermeldingen die via ARP-pakketten worden opgelost waarvan de Ethernet MAC SA verschilde van de MAC-informatie in het ARP-pakket. Deze unicast-dataverkeer-flooding vindt alleen plaats voor die pakketten die deze ARP-vermeldingen gebruiken. |
Om een switch voor de werkwijze Multicast NLB-modus in te schakelen, voert u de volgende stappen uit:
| Opdracht |
Parameters |
| FTOS# configure |
Ga naar de configuratiemodus. |
| FTOS(conf)# arp 192.168.1.1 te 0/10 |
Met deze opdracht wordt een statische ARP-vermelding toegevoegd om een IP-adres te koppelen aan een multicast MAC-adres in de switch. Deze instelling zorgt ervoor dat het multicast-MAC-adres wordt gekoppeld aan het cluster-IP-adres voor de NLB-moduswerkwijze van de switch. |
| FTOS(conf)# mac-address-table static multicast vlan 1 output- range te 0/1 - 4 |
Koppel specifieke MAC- of hardwareadressen aan VLAN's |