Introducción a la formación de equipos NIC

Actualmente, todas las soluciones de formación de equipos NIC del mercado tienen una arquitectura similar, como se ilustra en la Figura 1.

Figura 1   Arquitectura de la solución de formación de equipos

Se conectan dos o más adaptadores de red físicos a la unidad de multiplexación de la solución de formación de equipos NIC que, a continuación, presenta uno o varios adaptadores virtuales (también conocidos como adaptadores de red del equipo) al sistema operativo. Hay varios algoritmos distintos que distribuyen el tráfico de entrada y salida entre los adaptadores de red físicos. En las soluciones actuales de formación de equipos NIC que no son de Microsoft, los adaptadores de red del equipo dividen el tráfico por LAN virtual (VLAN) de forma que las aplicaciones puedan conectarse a distintas VLAN simultáneamente. Técnicamente, esta separación del tráfico no forma parte de la formación de equipos NIC. Sin embargo, como otras implementaciones comerciales de la formación de equipos NIC tienen esta capacidad, la implementación de Windows Server 2012 también la incluye.

Hay dos conjuntos básicos de algoritmos para la formación de equipos NIC:

• Algoritmos que requieren el conmutador para participar en el equipo, también conocidos como modos dependientes del conmutador. Estos algoritmos suelen requerir que todos los adaptadores de red del equipo se conecten al mismo conmutador.
  
  
• Algoritmos que no requieren el conmutador para participar en el equipo, también conocidos como modos independientes del conmutador. Como el conmutador no sabe que el adaptador de red forma parte de un equipo, los adaptadores de red del equipo se pueden conectar a distintos conmutadores. Los modos independientes del equipo no requieren que los miembros del equipo se conecten a distintos conmutadores; solo hacen que sea posible.
  
  

Hay dos opciones comunes para los modos dependientes del conmutador de la formación de equipos NIC:

• Formación de equipos genérica o estática (IEEE 802.3ad borrador v1). Este modo requiere que la configuración del conmutador y el equipo identifiquen qué vínculos forman el equipo. Como esta solución se configura de forma estática, ningún protocolo adicional ayuda al conmutador y al equipo a identificar cables mal conectados ni otros errores que puedan hacer que el equipo no funcione. Este modo lo suelen ofrecer los conmutadores de clase de servidor.
  
  
• Formación de equipos dinámica (IEEE 802.1ax, LACP). IEEE 802.1ax usa el protocolo de control de agregación de vínculos (LACP) para identificar dinámicamente los vínculos entre el equipo y un conmutador específico. Esto permite la creación automática de un equipo y, en teoría, la expansión y reducción de un equipo simplemente mediante la transmisión o recepción de LACP del adaptador de red del mismo nivel. Los conmutadores de clase de servidor típicos admiten IEEE 802.1ax, pero la mayoría de los conmutadores requieren administración manual para habilitar LACP en el puerto.
  
  

  Nota
  IEEE 802.1ax también se suele denominar IEEE 802.3ad porque lo desarrolló el comité IEEE 802.3ad antes de que se publicara como IEEE 802.1ax.

Ambos modos deben hacer que el tráfico de entrada y salida se acerque a los límites prácticos del ancho de banda agregado, ya que el grupo de vínculos del equipo funciona como una sola canalización.

El tráfico de salida se puede distribuir entre los vínculos disponibles de muchas maneras. Intente mantener todos los paquetes asociados con un solo flujo (secuencia TCP) en un solo adaptador de red. Esto es necesario para minimizar los escenarios de llegada de paquetes sin orden.

La formación de equipos NIC en Windows Server 2012 admite los siguientes métodos de distribución del tráfico:

• Puerto de conmutador Hyper-V. Cuando las máquinas virtuales tienen direcciones de control de acceso a medios (MAC) independientes, la dirección MAC de la máquina virtual puede proporcionar la base para dividir el tráfico. Este esquema de virtualización ofrece una ventaja. Como el conmutador contiguo puede determinar que hay direcciones MAC específicas en un solo adaptador de red conectado, el conmutador equilibrará la carga de salida (el tráfico del conmutador al equipo) en varios vínculos basándose en la dirección MAC de destino para la máquina virtual. Esto resulta especialmente útil cuando se usa con un máquina virtual. Sin embargo, este modo puede no ser lo suficientemente específico para obtener una distribución, y limita una máquina virtual individual al ancho de banda en un solo adaptador de red.
  
  

  Nota
  Windows Server 2012 usa el puerto de conmutador Hyper-V como identificador en lugar de la dirección MAC de origen porque, en algunos casos, una máquina virtual podría estar usando más de una dirección MAC en un puerto de conmutador.

• Algoritmos hash. Este algoritmo crea un hash basado en componentes del paquete y después asigna paquetes que tienen ese valor de hash a uno de los adaptadores de red disponibles. Esto mantiene todos los paquetes de la misma secuencia TCP en el mismo adaptador de red. La aplicación de los algoritmos generalmente crea un equilibrio entre los adaptadores de red disponibles. Algunas soluciones de formación de equipos NIC que están disponibles comercialmente supervisan la distribución del tráfico y reasignan valores de hash específicos a distintos adaptadores de red para intentar mejorar el equilibrio del tráfico. La redistribución dinámica se conoce como equilibrio de carga inteligente o equilibrio de carga adaptable.
  
  

Los componentes que se pueden usar como entradas en la función de hash incluyen:

• Direcciones MAC de origen y de destino
  
  
• Direcciones IP de origen y de destino, considerando o sin considerar las direcciones MAC (hash de 2-tupla)
  
  
• Puertos TCP de origen y de destino, usados generalmente con las direcciones IP (hash de 4-tupla)
  
  

El hash cuádruple crea una distribución más específica de secuencias de tráfico que permite generar secuencias más pequeñas que se pueden mover entre adaptadores de red. Sin embargo, no se puede usar para tráfico que no sea tráfico TCP o UDP, o con los puertos TCP y UDP ocultos de la pila, como el tráfico protegido por el protocolo de seguridad de Internet (IPsec). En esos casos, el hash vuelve a un hash de 2-tupla. Si el tráfico no es tráfico IP, el generador de hash usará las direcciones MAC de origen y de destino.

La formación de equipos NIC en Windows Server 2012 también funciona con una máquina virtual. Esto permite a una máquina virtual tener adaptadores de red que están conectados a más de un conmutador Hyper-V y siguen teniendo conectividad incluso si se desconecta el adaptador de red de ese conmutador. Esto es especialmente importante al trabajar con características como virtualización de E/S de raíz única (SR-IOV), ya que el tráfico de SR-IOV no pasa por el conmutador de Hyper-V. Por tanto, no se puede proteger mediante un equipo que está en un conmutador Hyper-V. Con la opción de formación de equipos de máquinas virtuales un administrador puede configurar dos conmutadores Hyper-V, cada uno conectado a su propio adaptador de red compatible con SR-IOV. En ese punto:

• Cada máquina virtual puede instalar una función virtual de uno de los adaptadores de red SR-IOV, o de ambos. Así, en caso de que se desconecte un adaptador de red, la máquina virtual puede conmutador por error de la función virtual principal a la función virtual de reserva.
  
  
• Como alternativa, la máquina virtual puede tener una función virtual de un adaptador de red y un adaptador de red de función no virtual al otro conmutador. Si se desconecta el adaptador de red que está asociado con la función virtual, el tráfico puede conmutar por error al otro conmutador sin pérdida de conectividad.
  
  

Nota

Como la conmutación por error entre adaptadores de red de una máquina virtual puede provocar que el tráfico se envíe con la dirección MAC de otra interfaz, cada puerto de conmutador Hyper-V asociado a una máquina virtual que usa la formación de equipos NIC debe configurarse de modo que permita la suplantación de identidad MAC o bien debe establecerse su parámetro “AllowTeaming=On” mediante el cmdlet Set-VmNetworkAdapter de PowerShell.

La formación de equipos NIC es compatible con todas las funcionalidades de red de Windows Server 2012 con tres excepciones: SR-IOV, acceso directo a memoria remota (RDMA) y TCP Chimney. Para SR-IOV y acceso directo a memoria remota (RDMA), los datos se entregan directamente al adaptador de red sin pasar por la pila de red. Por tanto, el equipo de adaptadores de red no puede buscar o redirigir los datos en otra ruta del equipo. En Windows Server 2012, TCP Chimney no es compatible con la formación de equipos NIC.

La formación de equipos NIC requiere la presencia de un solo adaptador de red Ethernet, que se puede usar para separar el tráfico mediante redes VLAN. Todos los modos que proporcionan protección contra errores mediante conmutación por error requieren al menos dos adaptadores de red Ethernet. La implementación de Windows Server 2012 admite hasta 32 NIC en un equipo.

En Windows Server 2012, la formación de equipos NIC se puede configurar mediante la interfaz de administración de formación de equipos NIC o mediante la interfaz enriquecida de PowerShell. La interfaz de usuario de formación de equipos NIC es una interfaz simple que usa cmdlets de PowerShell para administrar equipos. Vea a continuación la guía completa de cmdlets de PowerShell para la formación de equipos NIC. Hay varias maneras de invocar interfaz de administración de la formación de equipos NIC.

Para administrar varios servidores a la vez puede agregar servidores a través del elemento de tarea “Agregar servidor” o puede usar el siguiente comando:

lbfoadmin /servers servername1 servername2 …

Esto ejecutará la interfaz de administración de formación de equipos NIC con la lista de nombres de servidor especificada.