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Visão geral do Agrupamento NIC

Publicado: fevereiro de 2012

Atualizado: fevereiro de 2012

Aplica-se a: Windows Server 2012 R2



O Agrupamento NIC, também conhecido como LBFO (balanceamento de carga e failover), permite que vários adaptadores de rede em um computador sejam colocados em um grupo com as seguintes finalidades:

  • Agregação de largura de banda

  • Failover de tráfego para evitar perda de conectividade em caso de falha em um componente de rede

Esse recurso tem sido um requisito para IHVs (fornecedores independentes de hardware) que desejam entrar no mercado de adaptadores de rede de servidor. Entretanto, até agora, o Agrupamento NIC não havia sido incluído nos sistemas operacionais Windows Server.

O Agrupamento NIC exige a presença de um único adaptador de rede Ethernet, que pode ser usado para separar o tráfego que usa VLANs. Todos os modos que fornecem proteção contra falhas por meio de failover exigem pelo menos dois adaptadores de rede Ethernet. O Windows Server® 2012 dá suporte para até 32 adaptadores de rede em um grupo.

Este guia inclui as seguintes seções, as quais descrevem a tecnologia de Agrupamento NIC do Windows Server 2012:

  • Arquitetura do Agrupamento NIC

  • Mecanismos de agregação de largura de banda (também conhecida como balanceamento de carga)

  • Algoritmos de distribuição de tráfego

  • Agrupamento NIC em máquinas virtuais

  • Incompatibilidades

  • Requisitos

Atualmente, todas as soluções de Agrupamento NIC existentes no mercado têm arquitetura semelhante, conforme mostrado na Figura 1.

Arquitetura da solução de agrupamento de NIC padrão

Figura 1   Arquitetura da solução de agrupamento

Dois ou mais adaptadores de rede físicos são conectados à unidade de multiplexação na solução Agrupamento NIC que, por sua vez, apresenta um ou mais adaptadores virtuais (também conhecidos como adaptadores de rede de grupo) no sistema operacional. Há vários algoritmos diferentes que distribuem o tráfego de entrada e saída entre os adaptadores de rede físicos. Nas soluções atuais de Agrupamento NIC não pertencentes à Microsoft, os adaptadores de rede de grupo dividem o tráfego pela VLAN (LAN virtual) para que os aplicativos possam se conectar simultaneamente a diferentes VLANs. Tecnicamente, essa separação do tráfego não faz parte do Agrupamento NIC. No entanto, como outras implementações comerciais de Agrupamento NIC têm esse recurso, a implementação do Windows Server 2012 também a inclui.

Há dois conjuntos básicos de algoritmos usados para Agrupamento NIC:

  • Algoritmos que exigem o comutador para participar do agrupamento, também conhecidos como modos dependentes de comutador. Esses algoritmos geralmente exigem que todos os adaptadores de rede do grupo sejam conectados ao mesmo comutador.

  • Algoritmos que não exigem o comutador para participar do agrupamento, também chamados de modos independentes do comutador. Como o comutador não sabe que o adaptador de rede faz parte de um grupo, os adaptadores de rede de grupo podem ser conectados a diferentes comutadores. Os modos independentes de comutador não exigem que os membros do grupo se conectem a diferentes comutadores; eles simplesmente tornam isso possível.

Há duas opções comuns de modos dependentes de comutador do Agrupamento NIC:

  • Agrupamento genérico ou estático (IEEE 802.3ad rascunho v1). Esse modo exige configuração no comutador e no computador para identificar os vínculos que formam o grupo. Como esta é uma solução configurada de modo estático, nenhum protocolo adicional auxilia o comutador e o computador na identificação de cabos conectados incorretamente ou outros erros que podem gerar falhas no grupo. Normalmente, comutadores de classe de servidor dão suporte para esse modo.

  • Agrupamento dinâmico (IEEE 802.1ax, LACP). O IEEE 802.1ax usa o protocolo LACP para identificar dinamicamente os vínculos entre o computador e um comutador específico. Isso permite a criação automática de um grupo e, teoricamente, a expansão e a redução de um grupo pela simples transmissão ou recebimento do protocolo LACP do adaptador de rede equivalente. Os comutadores comuns de classe de servidor dão suporte a IEEE 802.1ax, mas a maioria dos comutadores exige a administração manual para habilitar o protocolo LACP na porta.

    noteObservação
    IEEE 802.1ax também é amplamente conhecido como IEEE 802.3ad, pois foi desenvolvido pelo comitê IEEE 802.3ad antes de ser publicado como IEEE 802.1ax.

Os dois modos devem ter como resultado a aproximação do tráfego de entrada e saída dos limites práticos da largura de banda agregada, pois o pool de links na equipe funciona como um único pipeline.

O tráfego de saída pode ser distribuído entre os links disponíveis de diversas maneiras. Tente manter todos os pacotes associados a um fluxo (fluxo TCP) em um único adaptador de rede. Isso é necessário para minimizar cenários de recebimento de pacotes com erros.

O Agrupamento NIC do Windows Server 2012 dá suporte aos seguintes métodos de distribuição de tráfego:

  • Porta do comutador Hyper-V. Nos casos em que máquinas virtuais têm endereços MAC (controle de acesso à mídia) independentes, o endereço MAC da máquina virtual pode fornecer a base para a divisão do tráfego. O uso desse esquema na virtualização oferece uma vantagem. Como o comutador adjacente pode determinar que determinados endereços MAC de origem estão em apenas um adaptador de rede conectado, o comutador balanceará a carga de saída (o tráfego do comutador para o computador) em vários vínculos com base no endereço MAC de destino da máquina virtual. Esse recurso é particularmente útil quando usado com fila de máquinas virtuais. Entretanto, esse modo pode não ser específico o suficiente para obter uma distribuição bem balanceada e ele limita uma única máquina virtual à largura de banda disponível em apenas um adaptador de rede.

    noteObservação
    O Windows Server 2012 usa a porta de comutação do Hyper-V como o identificador, em vez do endereço MAC de origem, porque, em algumas instâncias, uma máquina virtual pode usar mais de um endereço MAC em uma porta de comutação.

  • Hash. Esse algoritmo cria um hash com base nos componentes do pacote, atribuindo pacotes com aquele valor de hash a um dos adaptadores de rede disponíveis. Isso mantém todos os pacotes do mesmo fluxo TCP no mesmo adaptador de rede. Normalmente, o hash por si só cria um equilíbrio entre os adaptadores de rede disponíveis. Algumas soluções Agrupamento NIC disponíveis no mercado monitoram a distribuição do tráfego e reatribuem valores de hash específicos a diferentes adaptadores de rede, em uma tentativa de melhorar o balanceamento do tráfego. A redistribuição dinâmica é conhecida como balanceamento de carga inteligente ou balanceamento de carga adaptável.

Os componentes que podem ser usados​como entradas para o modo de hash incluem:

  • Endereços MAC de origem e destino

  • Endereços IP de origem e destino, considerando ou não os endereços MAC (hash com 2 tuplas)

  • Portas TCP de origem e destino, normalmente usadas juntamente com os endereços IP (hash de 4 tuplas)

O hash quádruplo cria uma distribuição mais refinada dos fluxos de tráfego, o que resulta em fluxos menores, que podem ser movidos de forma independente entre os adaptadores de rede. Porém, ele não pode ser usado para tráfegos que não sejam TCP ou UDP, nem onde as portas TCP e UDP ficam ocultas da pilha, como tráfego protegido por IPsec. Nesses caso, o hash regride para um hash com 2 tuplas. Se o tráfego não for IP, o gerador de hash usará os endereços MAC de origem e destino.

O Agrupamento NIC do Windows Server 2012 também funciona em uma máquina virtual. Isso permite que uma máquina virtual tenha adaptadores de rede virtuais conectados a um ou mais comutadores Hyper-V e com conectividade mesmo em caso de desconexão do adaptador de rede sob o comutador. Isso é particularmente importante ao trabalhar com recursos como SR-IOV (Virtualização de E/S de Raiz Única), pois o tráfego de SR-IOV não passa pelo comutador Hyper-V. Dessa forma, ele não pode ser protegido por um grupo que esteja em um comutador Hyper-V. Com a opção de agrupamento de máquinas virtuais, um administrador pode configurar dois comutadores Hyper-V, cada um deles conectado a um adaptador de rede habilitado para SR-IOV. Neste ponto:

  • Cada máquina virtual pode instalar uma função de um ou dos dois adaptadores de rede SR-IOV. Em seguida, em caso de desconexão do adaptador de rede, a máquina virtual pode realizar failover da função virtual principal para a de backup.

  • Como alternativa, a máquina virtual pode ter uma função virtual de um adaptador de rede e um adaptador de rede com função não virtual para outro comutador. Se o adaptador de rede associado à função virtual for desconectado, será possível realizar o failover do tráfego para outro comutador sem perda de conectividade.

noteObservação
Como o failover entre os adaptadores de rede em uma máquina virtual pode resultar em tráfego enviado com o endereço MAC do outro adaptador de rede, cada porta do comutador Hyper-V associada a uma máquina virtual que usa o Agrupamento NIC precisa ser configurada para permitir falsificação de MAC ou deve definir o parâmetro "AllowTeaming=On" por meio do cmdlet do PowerShell Set-VmNetworkAdapter.

O Agrupamento NIC é compatível com todos os recursos de rede do Windows Server 2012, com apenas três exceções: SR-IOV, RDMA (acesso remoto direto à memória) e TCP Chimney. Para SR-IOV e RDMA, os dados são enviados diretamente ao adaptador de rede, sem passar pela pilha de rede. Por isso, o grupo de de adaptadores de rede não é capaz de analisar ou redirecionar os dados para outro caminho do grupo. O TCP Chimney não é compatível com o Agrupamento NIC do Windows Server 2012.

O Agrupamento NIC exige um único adaptador de rede Ethernet, que pode ser usado para separar o tráfego que usa VLANs. Todos os modos que fornecem proteção contra falhas por meio de failover exigem pelo menos dois adaptadores de rede Ethernet. A implementação do Windows Server 2012 dá suporte para até 32 NICs em um grupo.

É possível configurar o Agrupamento NIC do Windows Server 2012 por meio da interface de gerenciamento de Agrupamento NIC ou usando a poderosa interface do PowerShell. A interface do usuário do gerenciamento de Agrupamento NIC é simples e usa cmdlets do PowerShell para gerenciar os grupos. Veja a seguir o guia completo de cmdlets do PowerShell para Agrupamento NIC. Há várias maneiras de invocar a interface de gerenciamento de Agrupamento NIC.

  1. Abra o Gerenciador do Servidor.

  2. Na árvore de console, clique em Servidor Local.

  3. No painel de detalhes, na seção Propriedades, clique em Administração de Agrupamento NIC em Área de Trabalho Remota.

  1. Clique em Iniciar, digite lbfoadmin e pressione ENTER. Outra alternativa é clicar em Iniciar, depois em Executar, digitar lbfoadmin e, por fim, pressionar Enter.

Para gerenciar vários servidores de uma vez, é possível adicionar servidores por meio do item de tarefa “Adicionar Servidor” ou usar o seguinte comando:

lbfoadmin /servers servername1 servername2 …

Essa ação executará a interface de gerenciamento de Agrupamento NIC com a lista de nomes de servidores especificados.

  1. Na lista de servidores, clique no nome do servidor (mesmo que haja apenas um).

  2. No menu suspenso Tarefas, na seção Grupos, clique em Novo Grupo.

  3. Na caixa de diálogo Adicionar Grupo, digite um nome para o grupo e selecione os adaptadores de rede do grupo.

  4. Se estiver usando VLANs, desmarque a caixa de seleção Padrão e especifique a ID da VLAN. Por padrão, o grupo enviará todo o tráfego recebido, independentemente da ID da VLAN (embora a VLAN seja passada com o pacote, de modo que outros componentes na pilha possam classificá-la adequadamente).

  5. Se quiser usar um modo que não seja o padrão, clique em Avançado e especifique o modo de agrupamento (Independente de Comutador, Agrupamento Estático ou LACP) e o modo de distribuição de carga (Hash de Endereço), conforme o necessário.

  6. Clique em OK para criar o grupo.

    noteObservação
    A opção Hash de Endereço para o modo de distribuição de carga é o hash de 4 tuplas descrito anteriormente. Os cmdlets do PowerShell para Agrupamento NIC permitem configurar outros modos de hash de endereço.

    Para modificar as configurações de um grupo de adaptadores de rede, clique no nome do grupo, na lista de grupos, e depois clique em Modificar grupo na lista de tarefas.

O Agrupamento NIC do Windows Server 2012 contém cmdlets do PowerShell que operam nos seguintes tipos de objeto:

 

Objetos a serem gerenciados

Operações com suporte no objeto

1. NetLbfoTeam

Get, New, Remove, Rename, Set

2. NetLbfoTeamMember

Add, Get, Remove, Set

3. NetLbfoTeamNic

Get, New, Remove, Set

Para saber mais e obter descrições completas dos cmdlets do PowerShell para Agrupamento NIC, veja a referência de cmdlet do PowerShell para Agrupamento NIC.

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