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Netzwerklastenausgleich (Übersicht)

Betrifft: Windows Server 2008 R2

Mit dem Feature Netzwerklastenausgleich (Network Load Balancing, NLB) in Windows Server 2008 R2 wird die Verfügbarkeit und Skalierbarkeit von Internetserveranwendungen für Web-, FTP-, Firewall- und Proxyserver sowie VPN-Server (Virtual Private Network, virtuelles privates Netzwerk) und andere unternehmenskritische Server verbessert. Wenn Windows Server 2008 R2 nur auf einem einzigen Computer ausgeführt wird, ist die Serverzuverlässigkeit und die Skalierbarkeit der Leistung eingeschränkt. Wenn jedoch die Ressourcen von zwei oder mehr Computern, auf denen eines der Produkte in Windows Server 2008 R2 ausgeführt wird, in einem einzigen virtuellen Cluster kombiniert werden, kann durch Netzwerklastenausgleich die Zuverlässigkeit und Leistung bereitgestellt werden, die für Webserver und andere unternehmenskritische Server erforderlich ist.

Netzwerklastenausgleichs-Cluster (NLB) mit vier Hosts

In der Abbildung oben werden zwei miteinander verbundene NLB-Cluster dargestellt. Der erste Cluster besteht aus zwei Hosts; der zweite Cluster besteht aus vier Hosts. Dies ist nur ein Beispiel für die Verwendung von NLB.

Auf jedem Host wird eine Kopie der gewünschten Serveranwendungen (z. B. Anwendungen für Web-, FTP- und Telnetserver) ausgeführt. NLB verteilt eingehende Clientanforderungen an die Hosts des Clusters. Das von den einzelnen Hosts zu verarbeitende Lastgewicht kann nach Bedarf konfiguriert werden. Sie können Hosts auch dynamisch dem Cluster hinzufügen, um erhöhte Lasten verarbeiten zu können. Mit NLB kann außerdem der gesamte Datenverkehr auf einen einzelnen zugewiesenen Host weitergeleitet werden. Dieser wird als Standardhost bezeichnet.

Mit NLB können alle Computer eines Clusters mit derselben Gruppe von Cluster-IP-Adressen adressiert werden. Dabei wird eine Gruppe von eindeutigen dedizierten IP-Adressen für jeden Host beibehalten. Wenn bei Anwendungen mit Lastenausgleich ein Host ausfällt oder dieser offline geschaltet wird, wird die Last automatisch auf die anderen noch aktiven Computer verteilt. Wenn ein Computer ausfällt oder unerwartet offline geschaltet wird, werden alle aktiven Verbindungen zu diesem Computer getrennt. Wenn ein Host jedoch absichtlich heruntergefahren wird, können Sie mithilfe des Befehls drainstop alle aktiven Verbindungen aufrechterhalten, bevor der Computer offline geschaltet wird. Wenn der offline geschaltete Computer wieder bereit ist, kann er in jedem Fall erneut transparent mit dem Cluster verbunden werden und seinen Teil der Auslastung wieder aufnehmen. Dadurch muss von den anderen Computern wieder weniger Datenverkehr verarbeitet werden.

Von den Hosts eines NLB-Clusters werden Taktmeldungen ausgetauscht, um Daten über die Mitgliedschaft des Clusters konsistent zu halten. Wenn ein Host nicht innerhalb von 5 Sekunden Taktmeldungen sendet, gilt dieser standardmäßig als fehlerhaft. Gilt ein Host als fehlerhaft, werden die verbleibenden Hosts des Clusters zusammengeführt. Sie führen folgende Aufgaben aus:

  • Identifizieren der Hosts, die noch aktive Mitglieder des Clusters sind

  • Festlegen des Hosts mit der höchsten Priorität als neuen Standardhost

  • Sicherstellen, dass alle neuen Clientanforderungen von den verbleibenden Hosts verarbeitet werden

Bei einer Zusammenführung von Hosts wird von den verbleibenden Hosts nach konsistenten Taktmeldungen gesucht. Wenn der Host, von dem keine Taktmeldungen werden konnten, erneut gesendet mit dem konsistenten Senden von Taktmeldungen beginnt, wird er während der Zusammenführung erneut dem Cluster hinzugefügt. Wenn versucht wird, einem Cluster einen neuen Host hinzuzufügen, sendet dieser Host auch Taktmeldungen, mit denen eine Zusammenführung ausgelöst wird. Nachdem alle Clusterhosts der aktuellen Clustermitgliedschaft zugestimmt haben, wird die Last des Clients erneut auf die verbleibenden Hosts verteilt, und die Zusammenführung wird abgeschlossen.

Die Zusammenführung dauert meist nur einige Sekunden, sodass die Unterbrechung des Clientdiensts durch den Cluster minimal ist. Hosts, die während der Zusammenführung noch aktiv sind, verarbeiten weiterhin Clientanforderungen, ohne bestehende Verbindungen zu beeinträchtigen. Die Zusammenführung wird abgeschlossen, wenn alle Hosts eine konsistente Ansicht der Clustermitgliedschaft und der Verteilungsübersicht über mehrere Taktmeldungszeiträume melden.

Neuigkeiten bei NLB

NLB umfasst die folgenden Verbesserungen für Windows Server 2008 R2:

  • Erweiterte Affinität. Mit der Option Erweitert wird die Clientaffinität beibehalten, wenn die Konfiguration eines NLB-Clusters geändert wird. Mit dieser Option kann auch die Affinität von Clients zu einem Clusterhost selbst dann beibehalten werden, wenn keine aktiven Verbindungen vom Client zum Host vorhanden sind.

  • Windows PowerShell für NLB-Cluster. Windows PowerShell ist eine neue Befehlszeilenshell und Skriptsprache. Mit Windows PowerShell kann die Automatisierung von Systemverwaltungsaufgaben beschleunigt werden. Sie können Windows PowerShell zum Verwalten von NLB-Clustern verwenden. Weitere Informationen (möglicherweise in englischer Sprache) zum Verwenden von Windows PowerShell für NLB-Cluster finden Sie unter http://go.microsoft.com/fwlink/?LinkId=140180.

  • Unterstützung für parallele Updates. Der Netzwerklastenausgleich unterstützt parallele Aktualisierungen von Windows Server 2003 auf Windows Server 2008 R2 und von Windows Server 2008 auf Windows Server 2008 R2. Weitere Informationen zur Bereitstellung von NLB, einschließlich Informationen zu parallelen Updates, finden Sie unter http://go.microsoft.com/fwlink/?LinkId=87253 (möglicherweise in englischer Sprache).

NLB-Konfiguration

NLB wird als Windows-Netzwerktreiber ausgeführt. Seine Vorgänge sind für den TCP/IP-Netzwerkstapel transparent.

Verhältnis zwischen NLB und anderen Komponenten

In der Abbildung oben wird die Beziehung zwischen NLB und anderen Softwarekomponenten in einer typischen Konfiguration eines NLB-Hosts dargestellt.

Features im Netzwerklastenausgleich

NLB umfasst die folgenden Features:

Skalierbarkeit

Die Skalierbarkeit ist ein Maß dafür, wie gut ein Computer, ein Dienst oder eine Anwendung an wachsende Leistungsanforderungen angepasst werden kann. In Bezug auf NLB-Cluster bedeutet Skalierbarkeit, dass dem vorhandenen Cluster schrittweise ein oder mehrere Systeme hinzugefügt werden können, wenn die Gesamtlast die Leistungsfähigkeit des Clusters überschreitet. Zur Unterstützung der Skalierbarkeit kann mit dem Netzwerklastenausgleich Folgendes bewirkt werden:

  • Ausgleichen von Lastanforderungen des NLB-Clusters für einzelne TCP/IP-Dienste

  • Unterstützen von bis zu 32 Computern in einem einzigen Cluster

  • Ausgleichen mehrerer Serverlastanforderungen (vom gleichen Client oder von verschiedenen Clients) über Mehrfachhosts im Cluster

  • Unterstützung für das Hinzufügen von Hosts zum NLB-Cluster bei zunehmender Last, ohne dass die Leistungsfähigkeit des Clusters abnimmt

  • Unterstützung für das Entfernen von Hosts aus dem Cluster bei abnehmender Last

  • Ermöglichen einer hohen Leistung und eines geringen Verwaltungsaufwands durch vollständige Pipelineimplementierung. Durch Pipelining können Anforderungen an den NLB-Cluster gesendet werden, ohne dass auf eine Antwort auf die vorher gesendete Anforderung gewartet werden muss.

Hohe Verfügbarkeit

Ein System mit hoher Verfügbarkeit bietet zuverlässig einen akzeptablen Grad an Leistung mit minimaler Ausfallzeit. NLB weist integrierte Features auf, die eine hohe Verfügbarkeit bieten, indem Folgendes automatisch ausgeführt wird:

  • Erkennen und Wiederherstellen, wenn bei einem Clusterhost Fehler auftreten oder der Clusterhost offline geschaltet wird

  • Ausgleichen der Netzwerklast, wenn Hosts hinzugefügt oder entfernt werden

  • Wiederherstellen und Verteilen der Arbeitslast innerhalb von 10 Sekunden

Verwaltbarkeit

NLB bietet die folgenden Features zur Verwaltbarkeit:

  • Sie können mit dem NLB-Manager mehrere NLB-Cluster und die Clusterhosts über einen einzigen Computer verwalten und konfigurieren.

  • Sie können mit Portverwaltungsregeln das Lastausgleichsverhalten für einen einzigen IP-Port oder eine Gruppe von Ports angeben.

  • Sie können verschiedene Portregeln für einzelne Websites definieren. Wenn Sie dieselbe Gruppe von Servern mit Lastausgleich für mehrere Anwendungen oder Websites verwenden, basieren die Portregeln auf der virtuellen Ziel-IP-Adresse (bei Verwendung virtueller Cluster).

  • Sie können alle Clientanforderungen mithilfe optionaler Einzelhostregeln auf einen einzelnen Host weiterleiten. NLB leitet Clientanforderungen an einen bestimmten Host weiter, auf dem bestimmte Anwendungen ausgeführt werden.

  • Sie können unerwünschte Netzwerkzugriffe auf bestimmte IP-Ports blockieren.

  • Sie können die Unterstützung für das Internet Group Management-Protokoll (IGMP) auf den Clusterhosts aktivieren, um die Switchüberflutung zu steuern (wenn Sie im Multicastmodus arbeiten).

  • Sie können mit Shellbefehlen oder Skripts NLB-Aktionen über einen beliebigen Netzwerkcomputer, auf dem Windows ausgeführt wird, per Remotezugriff starten, beenden und steuern.

  • Sie können das Windows-Ereignisprotokoll anzeigen, um NLB-Ereignisse zu überprüfen. Alle Aktionen und Änderungen des Clusters werden von NLB im Ereignisprotokoll aufgeführt.

Benutzerfreundlichkeit

NLB bietet viele Features, die der Benutzerfreundlichkeit dienen:

  • NLB wird als standardmäßige Windows-Netzwerktreiberkomponente installiert.

  • NLB erfordert zur Aktivierung und Ausführung keine Änderungen der Hardware.

  • Mit dem NLB-Manager können Sie neue NLB-Cluster erstellen.

  • Mit dem NLB-Manager können Sie mehrere Cluster sowie alle Hosts eines Clusters von einem einzigen Remotecomputer oder lokalen Computer aus konfigurieren und verwalten.

  • Mit NLB können Clients durch einen einzigen logischen Internetnamen und eine virtuelle IP-Adresse, der so genannten Cluster-IP-Adresse, auf einen Cluster zugreifen. Mit NLB sind mehrere virtuelle IP-Adressen für mehrfach vernetzte Server möglich.

    noteHinweis
    Bei virtuellen Clustern müssen die Server nicht mehrfach vernetzt sein, um mehrere virtuelle IP-Adressen verwenden zu können.

  • NLB kann an mehrere Netzwerkadapter gebunden werden. Dadurch können Sie mehrere unabhängige Cluster auf den einzelnen Hosts konfigurieren. Die Unterstützung für mehrere Netzwerkadapter unterscheidet sich von der für virtuelle Cluster, da Sie bei virtuellen Clustern mehrere Cluster auf einem einzigen Netzwerkadapter konfigurieren können.

  • Sie müssen Serveranwendungen nicht ändern, um einen NLB-Cluster auszuführen.

  • Wenn ein Clusterhost ausfällt und anschließend wieder online geschaltet wird, können Sie NLB so konfigurieren, dass dieser Host dem Cluster automatisch hinzugefügt wird. Vom hinzugefügten Host können dann neue Serveranforderungen von Clients verarbeiten werden.

  • Sie können Computer für vorbeugende Wartungsmaßnahmen offline schalten, ohne die Clustervorgänge auf den anderen Hosts zu beeinträchtigen.

Weitere Verweise

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