En este artículo se explica y se ofrece una breve descripción del equilibrio de carga de red (NLB) de Microsoft y cómo configurar esto en switches Force10 de Dell Networking.
Objetivos
- Descripción general de NLB
- Modo de unidifusión de NLB
- Modo de multidifusión de NLB
- Limitaciones en la habilitación de NLB en switches
- Ventajas de trabajar con la agrupación en clústeres de Microsoft
- Activación y desactivación de la inundación de VLAN
- Configuración de un switch para NLB
Descripción general de NLB
Esta funcionalidad se admite en el SO Dell Networking.
El equilibrio de carga de red (NLB) es una funcionalidad de agrupación en clústeres que implementa Microsoft en los sistemas operativos Windows 2000 Server y Windows Server 2003. NLB utiliza una metodología o un patrón distribuido para dividir y equilibrar de manera equitativa la carga del tráfico de red en un conjunto de servidores que forman parte del clúster o grupo. NLB combina los servidores en un único grupo de multidifusión e intenta utilizar las direcciones IP de multidifusión o las IP de unidifusión estándar, y las direcciones MAC para la transmisión del tráfico de red. Al mismo tiempo, también utiliza una única dirección IP virtual para todos los clientes como la dirección IP de destino, lo que permite a los servidores unirse al mismo grupo de multidifusión de una forma que es transparente para los clientes (los clientes no notan la adición de nuevos servidores al grupo). Los clientes utilizan una dirección IP del clúster para conectarse al servidor. La funcionalidad de NLB permite la inundación del tráfico a través de los puertos VLAN (para el modo de unidifusión) o un subconjunto de puertos en una VLAN (para el modo de multidifusión) para evitar la sobrecarga y garantizar el rendimiento eficaz de los servidores a fin de obtener un procesamiento óptimo de los paquetes de datos.
NLB funciona en dos modos: el modo de unidifusión y el modo de multidifusión. La dirección IP del clúster y la dirección MAC asociada del clúster se configuran en la aplicación de NLB, que se ejecuta en Windows Server. En el modo de unidifusión, cuando se intenta resolver la dirección IP del servidor respecto de la dirección MAC utilizando la aplicación ARP, el switch determina si la respuesta de ARP que se obtiene del servidor es de tipo NLB. Luego, el switch asigna la dirección IP (IP del clúster) a la dirección MAC (dirección MAC del clúster). En el modo de multidifusión, la dirección IP del clúster se asigna a una dirección MAC de multidifusión del clúster que se configura mediante un comando de configuración estático de la CLI de ARP. Una vez que se memoriza la entrada de NLB, el tráfico se reenvía a todos los servidores en la VLAN que corresponden a la dirección IP virtual del clúster.
La función de equilibrio de carga de red de Microsoft solo está disponible en las versiones 9.3.0.0 y posteriores de FTOS.
Modo de unidifusión de NLB
Considere una topología de muestra en la que cuatro servidores (de S1 a S4) están configurados como un clúster o una comunidad. Este conjunto de servidores está conectado a un switch de capa 3, que, a su vez, está conectado a los clientes finales. Los servidores contienen una dirección IP única (dirección IP de clúster 172.16.2.20) y una única dirección MAC de unidifusión (dirección MAC del clúster 00-bf-ac-10-00-01) para el equilibrio de carga. Debido a que los puertos múltiples de un switch no pueden memorizar una sola dirección MAC, los servidores tienen asignadas las direcciones MAC de MAC-s1 a MAC-s4 (respectivamente de S1 a S4), además de la dirección MAC del clúster. Todos los servidores del clúster pertenecen a la VLAN denominada VLAN1.
En el modo de unidifusión de NLB, se produce la siguiente secuencia de eventos:
- El switch envía una solicitud de ARP para resolver la dirección IP de la dirección MAC del clúster.
- Los servidores ARP envían una respuesta de ARP con la dirección MAC del clúster en el encabezado de ARP y una dirección MAC de MAC-s1/s2/s3/s4 (para los servidores de S1 a S4) en el encabezado de Ethernet.
- El switch asocia la dirección IP a la dirección MAC del clúster con la última respuesta de ARP que recibe. Supongamos que, en este caso, la última respuesta de ARP se obtiene de tMAC-s4 (con el supuesto de que la respuesta de ARP con MAC-s4 es la última que se recibe). La interfaz asociada con el servidor S4 se agrega a la tabla de ARP.
- Con la función de NLB habilitada, después de memorizar la entrada de ARP de NLB, todo el tráfico posterior se registra en todos los puertos en la VLAN 1.
Con NLB, el marco de datos se reenvía a todos los servidores para que realicen el equilibrio de carga.
Modo de multidifusión de NLB
Considere una topología de muestra en la que cuatro servidores (de S1 a S4) están configurados como un clúster o una comunidad. Este conjunto de servidores está conectado a un switch de capa 3, que, a su vez, está conectado a los clientes finales. Contienen una sola dirección MAC de multidifusión (MAC-clúster: 03-00-5E-11-11-11).
En el modo de multidifusión de NLB, se configura un comando de configuración estático de ARP para asociar la dirección IP del clúster con una dirección MAC del clúster de multidifusión.
Con el modo de multidifusión de NLB, los datos se envían a todos los servidores según el puerto especificado mediante el comando de multidifusión de capa 2, que es el comando mac-address-table static <multicast_mac> multicast vlan <vlan_id> output-range <port1>, <port2> en el modo de CONFIGURACIÓN.
Limitaciones en la habilitación de NLB en switches
- En el modo de unidifusión de NLB, se utiliza la inundación de switches para transmitir todos los paquetes a todos los servidores que forman parte de la VLAN. Cuando se procesa un gran volumen de tráfico, el rendimiento de la agrupación en clústeres puede verse afectado en una pequeña medida. Esta limitación es válida para los switches que realizan inundaciones de unidifusión en el software.
- El comando ip vlan-flooding se aplica globalmente en todo el sistema y en todas las VLAN. Ocurre una inundación de paquetes en las VLAN relevantes en aquellos casos en que el NLB se aplica y en que las respuestas de ARP contienen una discrepancia en el SHA de Ethernet y los marcos SHA del encabezado de ARP.
- La cantidad máxima de clústeres simultáneos que se admite es de ocho.
Ventajas de trabajar con la agrupación en clústeres de Microsoft
La agrupación en clústeres de Microsoft permite que varios servidores que utilizan Microsoft Windows se representen mediante una dirección MAC y una dirección IP, con el fin de proporcionar una conmutación por error transparente o equilibrio. El sistema operativo de Dell Networking no reconoce los clústeres de servidores de forma predeterminada, de modo que se debe configurar para que lo haga. Cuando se envía una solicitud de ARP a un clúster de servidores, el servidor activo o todos los servidores envían una respuesta, según la configuración del clúster. Si el servidor activo envía una respuesta, el switch Dell memoriza la dirección MAC del servidor activo. Si responden todos los servidores, el switch solo registra la última respuesta de ARP recibida y el switch memoriza la dirección MAC real de un servidor; nunca se memoriza la dirección MAC virtual. Debido a que nunca se memoriza la dirección MAC virtual, el tráfico se reenvía a un solo servidor en lugar de a todo el clúster, y la conmutación por error y el equilibrio no se mantienen.
Para preservar la conmutación por error y el equilibrio, el switch reenvía el tráfico destinado al clúster de servidores a todos los puertos miembro de la VLAN conectada al clúster. Para asegurarse de que esto ocurra, debe configurar el comando ip vlan-flooding en el switch Dell en el momento en que se configura el clúster de Microsoft. La dirección MAC del servidor se proporciona en el encabezado del marco de Ethernet de la respuesta de ARP, mientras que la dirección MAC virtual que representa al clúster se indica en la carga. Luego, todo el tráfico destinado al clúster se inunda con todos los puertos miembro. Dado que todos los servidores del clúster reciben tráfico, se conservan la conmutación por error y el equilibrio
Activación y desactivación de la inundación de VLAN
- Las entradas de ARP más antiguas se sobrescriben cada vez que se memorizan entradas de NLB más recientes.
- Todas las entradas de ARP, memorizadas después de que la función se habilita, se eliminan cuando la función se deshabilita y RP2 activa una resolución de ARP. La función se deshabilita con el comando no ip vlan-flooding.
- Cuando se agrega un puerto a la VLAN, el puerto recibe automáticamente el tráfico si la función está habilitada. Las entradas de ARP antiguas no se eliminan ni se actualizan.
- Cuando se elimina un puerto miembro, sus entradas de ARP también se eliminan del CAM.
- Los canales de puerto de la VLAN también reciben tráfico.
- La configuración no se ve afectada cuando se guarda.
- La función, si está habilitada, se muestra en la salida del comando show running-config, con el que se muestra la configuración de la CLI de ip vlan-flooding. Aparte de esto, no hay ninguna indicación de la habilitación de esta funcionalidad.
Configuración de un switch para NLB
Para habilitar un switch para el funcionamiento del modo de unidifusión de NLB, realice los siguientes pasos:
.
| Comando |
Parámetros |
| Configuración de FTOS# |
Entre al modo de configuración global. |
| FTOS(conf)# ip vlan-flooding |
Esto especifica que todo el tráfico de datos enrutados de unidifusión de capa 3, que pasa por un puerto miembro de la VLAN, debe inundarse en todos los puertos miembro de esa VLAN. Puede haber algunas entradas de la tabla de ARP que se resuelven a través de paquetes de ARP, los cuales tenían el SA de la MAC de Ethernet diferente de la información MAC dentro del paquete de ARP. Esta inundación de tráfico de datos de unidifusión se produce solo para aquellos paquetes que utilizan estas entradas de ARP. |
Para habilitar un switch para el funcionamiento del modo de multidifusión de NLB, realice los siguientes pasos:
| Comando |
Parámetros |
| FTOS# configure |
Entre al modo de configuración global. |
| FTOS(conf)# arp 192.168.1.1 <difusión de dirección MAC> te 0/10 |
Con este comando, se agrega una entrada de ARP estática para asociar una dirección IP a una dirección MAC de multidifusión en el switch. Con esta configuración, la dirección MAC de multidifusión se asigna a la dirección IP del clúster para el modo de operación de NLB del switch. |
| FTOS(conf)# mac-address-table static < multicast MAC address> multicast vlan 1 output- range te 0/1 - 4 |
Asociar MAC o direcciones de hardware específicas a VLAN |