Este artigo explica e apresenta uma breve visão geral do Balanceamento de Carga da Rede (NLB) Microsoft e como configurá-lo nos comutadores Dell Networking Force10.
Objetivos
- Visão geral do NLB
- Modo NLB unicast
- Modo NLB multicast
- Limitações da ativação do NLB nos comutadores
- Benefícios de trabalhar com a organização por clusters Microsoft
- Ativar e desativar a inundação de VLAN
- Como configurar um comutador para NLB
Visão geral do NLB
Essa funcionalidade é compatível com o SO Dell Networking.
Balanceamento de Carga da Rede (NLB) é uma funcionalidade de organização por clusters implementada pela Microsoft nos sistemas operacionais Windows 2000 Server e Windows Server 2003. O NLB usa uma metodologia ou um padrão distribuído para dividir e balancear igualmente o tráfego da rede por um conjunto de servidores que fazem parte do cluster ou do grupo. Ele combina os servidores em um só grupo multicast e tenta usar o IP multicast padrão ou endereços IP unicast, bem como endereços MAC, para a transmissão do tráfego da rede. Ao mesmo tempo, ele também usa um endereço IP virtual único para todos os clients como o endereço IP de destino, o que permite que os servidores ingressem no mesmo grupo multicast de uma forma transparente aos clients (os clients não notam a adição de novos servidores ao grupo). Os clients usam um endereço IP do cluster para se conectar ao servidor. A funcionalidade NLB permite a inundação do tráfego por meio de portas VLAN (no modo unicast) ou um subconjunto de portas de uma VLAN (no modo multicast) para evitar a sobrecarga e proporcionar um desempenho eficaz dos servidores para o processamento ideal dos pacotes de dados.
O NLB funciona em dois modos: unicast e multicast. O endereço IP do cluster e o endereço MAC associado do cluster são configurados no aplicativo de NLB que está em execução no Windows Server. No modo unicast, quando há a tentativa de resolver o endereço IP do servidor como o endereço MAC usando o aplicativo ARP, o comutador determina se a resposta do ARP, obtida do servidor, terá o tipo NLB. Em seguida, o comutador mapeia o endereço IP (IP do cluster) ao endereço MAC (endereço MAC do cluster). No modo multicast, o endereço IP do cluster é mapeado a um endereço MAC multicast do cluster que é configurado usando um comando estático de configuração da CLI do ARP. Depois que a entrada do NLB for aprendida, o tráfego será encaminhado a todos os servidores da VLAN correspondente ao endereço IP virtual do cluster.
O recurso de Balanceamento de Carga da Rede Microsoft só está disponível nas versões FTOS 9.3.0.0 e superiores.
Modo NLB unicast
Considere uma topologia de exemplo em que quatro servidores, ou seja, S1 a S4, são configurados como um cluster ou um grupo. Esse conjunto de servidores está conectado a um comutador de camada 3 que, por sua vez, está conectado aos clients finais. Os servidores contêm um só endereço IP (endereço IP do cluster 172.16.2.20) e um só endereço MAC unicast (endereço MAC do cluster 00-bf-ac-10-00-01) para balanceamento de carga. Como várias portas de um comutador não podem aprender um só endereço MAC, os servidores são atribuídos aos endereços MAC-s1 a MAC-s4, respectivamente no S1 a S4, e ao endereço MAC do cluster. Todos os servidores do cluster pertencem à VLAN chamada VLAN1.
No modo NLB unicast, ocorre a seguinte sequência de eventos:
- O comutador envia uma solicitação ARP para resolver o endereço IP do endereço MAC do cluster.
- Os servidores ARP enviam uma resposta ARP com o endereço MAC do cluster no cabeçalho do ARP e um endereço MAC-s1/s2/s3/s4 (para servidores S1 a S4) no cabeçalho da Ethernet.
- O comutador associará o endereço IP ao endereço MAC do cluster com a última resposta ARP que obtiver. Suponha que, nesse caso, a última resposta ARP é obtida tMAC-s4 (supondo-se que a resposta ARP com o MAC-s4 seja recebida por último). A interface associada ao servidor, S4, é adicionada à tabela ARP.
- Com o recurso NLB ativado, após o aprendizado da entrada ARP do NLB, todo o tráfego subsequente será inundado em todas as portas da VLAN 1.
Com o NLB, o quadro de dados é encaminhado a todos os servidores para que eles realizem o balanceamento de carga.
Modo NLB multicast
Considere uma topologia de exemplo em que quatro servidores, ou seja, S1 a S4, são configurados como um cluster ou um grupo. Esse conjunto de servidores está conectado a um comutador de camada 3 que, por sua vez, está conectado aos clients finais. Eles contêm um só endereço MAC multicast (MAC do cluster: 03-00-5E-11-11-11).
No modo NLB multicast, um comando estático de configuração ARP é configurado para associar o endereço IP do cluster a um endereço MAC multicast do cluster.
Com o modo NLB multicast, os dados são encaminhados a todos os servidores com base na porta especificada usando o comando multicast de camada 2, que é o comando mac-address-table static multicast vlan output-range , no modo de configuração.
Limitações da ativação do NLB nos comutadores
- O modo NLB unicast usa a inundação de comutadores para transmitir todos os pacotes a todos os servidores que fazem parte da VLAN. Quando um grande volume de tráfego é processado, o desempenho da organização por clusters pode ser afetado de forma reduzida. Essa limitação é aplicável aos comutadores que realizam a inundação unicast no software.
- O comando ip vlan-flooding se aplica globalmente em todo o sistema e a todas as VLANs. Em casos em que o NLB seja aplicável e as respostas ARP contenham uma discrepância nos quadros SHA de cabeçalho ARP e SHA de Ethernet, ocorrerá uma inundação dos pacotes por meio da VLAN relevante.
- O número máximo de clusters simultâneos compatíveis é oito.
Benefícios de trabalhar com a organização por clusters Microsoft
A organização por clusters Microsoft permite que vários servidores que usam o Microsoft Windows sejam representados por um endereço MAC e um endereço IP para oferecer failover ou balanceamento transparentes. O SO Dell Networking não reconhece os clusters de servidor por padrão; ele deve ser configurado para fazer isso. Quando uma solicitação ARP é enviada a um cluster de servidor, o servidor ativo ou todos os servidores enviam uma resposta, dependendo da configuração do cluster. Se o servidor ativo enviar uma resposta, o comutador Dell aprenderá o endereço MAC do servidor. Se todos os servidores responderem, o comutador registrará apenas a última resposta ARP recebida e o comutador aprenderá endereço MAC real de um servidor; o endereço MAC virtual nunca será aprendido. Como o endereço MAC virtual nunca é aprendido, o tráfego é encaminhado a apenas um servidor, e não a todo o cluster, e o failover e o balanceamento não são preservados.
Para preservar o failover e o balanceamento, o comutador encaminha o tráfego destinado ao cluster de servidor para todas as portas que são membros da VLAN conectada ao cluster. Para garantir que isso aconteça, você deverá configurar o comando ip vlan-flooding no comutador Dell no momento em que o cluster da Microsoft for configurado. O endereço MAC do servidor é informado no cabeçalho do quadro de Ethernet da resposta ARP, enquanto o endereço MAC virtual que representa o cluster é informado na carga útil. Em seguida, todo o tráfego destinado ao cluster é inundado para fora de todas as portas-membro. Já que todos os servidores do cluster recebem tráfego, o failover e o balanceamento são preservados
Ativar e desativar a inundação de VLAN
- As entradas ARP mais antigas são substituídas sempre que entradas NLB mais recentes são aprendidas.
- Todas as entradas ARP, aprendidas depois que o recurso é ativado, são excluídas quando o recurso é desativado, e o RP2 aciona uma resolução de ARP. O recurso é desativado com o comando no ip vlan-flooding.
- Quando uma porta é adicionada à VLAN, ela receberá tráfego automaticamente se o recurso for ativado. As entradas ARP antigas não são excluídas nem atualizadas.
- Quando uma porta-membro é excluída, suas entradas ARP também são excluídas do CAM.
- Os canais de porta da VLAN também recebem tráfego.
- Salvar a configuração não afeta a configuração.
- O recurso, se ativado, é exibido na saída do comando show running-config que exibe a configuração de CLI ip vlan-flooding. Além disso, não há qualquer outra indicação da ativação desse recurso.
Como configurar um comutador para NLB
Para ativar um comutador para o modo de funcionamento Modo NLB unicast, siga estas etapas:
on-line.
| Comando |
Parâmetros |
| FTOS# configuration |
Insira o modo de configuração global. |
| FTOS(conf)# ip vlan-flooding |
Especifica que todo o tráfego de dados unicast de camada 3 roteado, que passa por uma porta-membro da VLAN, precisa ser inundado em todas as portas-membro dessa VLAN. Pode haver algumas entradas de tabela ARP que são resolvidas por meio de pacotes ARP, que têm o SA MAC de Ethernet diferente das informações MAC contidas no pacote ARP. Essa inundação do tráfego de dados unicast ocorrerá somente para os pacotes que usam essas entradas ARP. |
Para ativar um comutador para o modo de funcionamento Modo NLB multicast, siga estas etapas:
| Comando |
Parâmetros |
| FTOS# configure |
Insira o modo de configuração global. |
| FTOS(conf)# arp 192.168.1.1 te 0/10 |
Esse comando adiciona uma entrada estática de ARP para associar um endereço IP a u endereço MAC multicast no comutador. Essa configuração faz com que o endereço MAC multicast seja mapeado ao endereço IP do cluster para o modo de operação NLB do comutador. |
| FTOS(conf)# mac-address-table static multicast vlan 1 output- range te 0/1 - 4 |
Associa os endereços específicos de hardware ou MAC às VLANs |