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              解決方案

              數據中心服務器接入部署-多網卡接入,網絡部署方案

              數據中心服務器接入部署-多網卡接入,網絡部署方案服務器多網卡接入簡介服務器NIC Teaming(多網卡接入)服務器NIC Teaming,也稱單機鏈路的負載均衡,一般指的是單臺服務器利用多個網卡進行綁定而實現的負載均衡。不同網卡芯片的產商除了網卡自身的驅動外,還會提供管理軟件來使能多網卡的負載均衡。同時,在不同的操作系統

              產品介紹

              數據中心服務器接入部署-多網卡接入,網絡部署方案
              服務器多網卡接入簡介

              服務器NIC Teaming(多網卡接入)

              服務器NIC Teaming,也稱單機鏈路的負載均衡,一般指的是單臺服務器利用多個網卡進行綁定而實現的負載均衡。

              不同網卡芯片的產商除了網卡自身的驅動外,還會提供管理軟件來使能多網卡的負載均衡。同時,在不同的操作系統下,如Linux,本身自帶了網卡負載均衡的驅動。

              簡單來講,Teaming就是把同一臺服務器上的多個物理網卡通過軟件綁定成一個虛擬的網卡,也就是說,對于外部網絡而言,這臺服務器只有一個可見的網卡。對于任何應用程序,以及本服務器所在的網絡,這臺服務器只有一個網絡鏈接或者說只有一個可以訪問的 IP地址(備注:MAC地址不一定相同,原因詳見后面的技術原理描述)。之所以要利用Teaming技術,除了利用多網卡同時工作來提高網絡速度以外,還有可以通過Teaming實現不同網卡之間的負載均衡(Load balancing)和網卡冗余(Fault tolerance)。

              單服務器多網卡采用NIC Teaming技術可以將2張或最多可達8張網卡捆綁在一起使用。

              服務器Teaming-Linux

              Round-robin:

              所有鏈路處于負載均衡狀態,輪詢方式往每條鏈路發送報文,基于per packet方式發送。默認情況下使用eth0(第一張網卡)的mac為綁定接口的mac,所有綁定下的接口都用這個mac。這種模式既增加了帶寬,同時支持容錯能力;但是會導致網絡報文傳輸出現亂序,需要交換機端創建AP來支持。

              Active-backup:

              只有一張網卡處于Active狀態,負責發送和接收報文,其他都處于standby狀態,不發送和接收任何報文。所有網卡共享相同的MAC和IP。這種模式支持容錯能力,沒有實際增加帶寬。

              Load Balancing (XOR):

              采用取報文字段進行hash計算的方式來增加帶寬,同時保證到達特定對端的會話流量總是從同一個接口上發出,保證該會話的報文順序不亂,需要交換機端創建AP來支持。

              Fault-tolerance (broadcast):

              該模式下完全相同的報文會往所有接口都拷貝一份發出去。比如:ping一個報文到服務器,服務器會同時發兩個接口都發完全相同ICMP回應報文。

              該模式不是真正意義上的鏈路聚合,只是簡單的將報文廣播的所有的接口,目的是將報文廣播到不同廣播域來保證高可靠性。該模式的應用需求比較特殊,不同網卡連接的不同交換機間沒有連接,且屬于不同網段,而此時又需要單條流能同時到達兩個不同的網段,就需要通過該模式來配置服務器。

              LACP:

              這種模式就是交換機的動態AP:IEEE 802.3ad Dynamic link aggregation。將相同速率、雙工的端口動態(允許自動)聚合在一起。同時可以通過調整參數來指定hash算法。需要交換機端啟用LACP來支持。

              Transmit Load Balancing:

              TLB模式通過對端均衡出口流量。由于是根據MAC地址進行均衡,在三層網絡配置下,該模式會通過單個設備來發送所有流量,然而在二層網絡配置下,該模式以相對智能的方式(不是Load Balancing(XOR)或802.3ad模式里提及的XOR方式)來均衡多個本地網絡對端,因此那些特殊的MAC地址(比如XOR得到同樣值)不會均衡到同一個接口上。該模式也不像802.3ad,該模式的接口可以有不同的速率,而且不需要特別的交換機配置。不利的一面在于,該模式下所有入口流量會到達同一個接口。

              該綁定模式下,綁定接口的MAC和優先級最高的網卡MAC一樣(默認是第一個綁定接口),其他網卡MAC保留自己原來的MAC(這個和之前5種模式不同,前面所有網卡的MAC和綁定接口的一樣。)

              Adaptive load balancing:

              該模式包含了TLB模式,同樣會發snap報文來檢測鏈路。同時加上針對IPv4流量的接收負載均衡(Receive Load Balance, RLB),而且不需要任何交換機的支持。

              服務器NIC Teaming對網絡要求

              需交換機支持靜態AP,需交換機支持802.3ad LACP。

              某些場景下需要支持跨設備的AP,即需要交換機支持VSU或IRF、VSS等(主要是為了簡化管理的目的)。

              需要注意AP的流量均衡算法,根據不同的網絡流量需要進行調整,調整包括交換機端和服務器端的負載均衡算法,保證服務器端出來的報文能夠均衡到多個入口上,也要保證從交換機端輸出的報文能夠均衡到多個出口。

              服務器多網卡接入部署

              U型組網:不建議使用

              方案優點:

              不啟用STP,好管理;網絡絡接入層不存在二層環路,接入層交換機可以不啟用生成樹協議,因此網絡的配置管理簡單。

              雙active鏈路,接入交換機密度高。

              方案缺點:

              從接入交換機到匯聚交換機缺少二層冗余路徑,方案不具備高可用性。

              VLAN不能跨匯聚層,服務器部署不靈活;服務器的接入VLAN不能跨匯聚層,服務器不能實現跨交換機的二層互聯,網絡的二層擴展能力有限。

              接入交換機間鏈路故障,VRRP心跳報文無法傳遞,整機做VRRP主備切換,故障收斂時間長;服務器網關指向匯聚交換上VRRP的VIP地址,但VRRP心跳報文的傳輸路徑必須經過兩臺接入交換機,當兩臺接入層交換機之間的鏈路發生中斷時,兩臺匯聚交換機都變為VRRP主設備,網絡進入三層不穩定狀態。

              機架式服務器適用性分析:

              網絡接入不具備高可用性,且二層擴展能力有限,因此不建議在機架式服務器接入時采用這種組網。

              刀片服務器適用性分析:

              網絡接入不具備高可用性,二層擴展能力有限,不建議在刀片服務器接入時采用這種組網。

              倒U型組網:不建議使用機架服務器用,刀片服務器可用

              方案優點:

              不啟用STP,好管理;網絡接入層不存在二層環路,接入交換機不啟用生成樹協議,網絡配置管理簡單。

              VLAN 可以跨匯聚層交換機,服務器部署靈活;服務器的接入VLAN可以跨匯聚交換機,因此能實現VLAN跨不同的接入層交換機,服務器可實現跨接入交換機的二層互聯,服務器接入擴展性好。

              接入交換機上行匯聚交換機采用捆綁鏈路,因此上行鏈路可靠性高,鏈路的帶寬利用率高。

              方案缺點:

              當匯聚交換機與接入交換機之間的鏈路中斷時,服務器不能感知這種故障,服務器上行流量仍然發送到出現故障的接入交換機,從而形成了“流量黑洞”。

              機架式服務器適用性分析:

              由于存在“流量黑洞”的問題,因此不建議在機架式服務器接入時采用這種組網。

              刀片服務器適用性分析:

              刀片交換機可通過上行捆綁鏈路的狀態監測機制解決“流量黑洞”問題:刀片交換機在正常運行狀態時,周期性的對上行匯聚層交換機的接口進行狀態檢查,當發現上行接口故障時,該刀片交換機將shutdown其上所有端口。此時,接入到該刀片交換機上的服務器將把流量切換到與另一個刀片交換機相連的網卡上,從而避免了“流量黑洞”。

              這種方案配置管理簡單,如刀片交換機具備防 “流量黑洞”的特性,則適用于刀片交換機的網絡接入。

              矩形組網:不建議使用

              方案優點:

              VLAN可以跨匯聚層交換機;服務器接入VLAN可以跨匯聚交換機,能實現VLAN跨不同的接入交換機,服務器可實現跨接入交換機的二層互聯,服務器接入擴展性好。

              雙active鏈路,接入交換機密度高;接入交換機到匯聚交換機間有冗余鏈路,網絡接入層具備高可用性。

              方案缺點:

              接入交換機上行鏈路故障,流量將從一側的交換機上行,收斂比變小,網絡易擁塞,降低網絡高可用性;正常情況時,兩臺接入交換機之間的鏈路被生成樹協議阻塞。當某臺接入交換機上行鏈路故障時,交換機之間的鏈路變為轉發狀態。此時,發生故障的交換機一側的所有服務器上行流量,將經過另一側交換機上行到匯聚交換機,該交換機的上行收斂比增加一倍,導致網絡發生擁塞,網絡轉發性能降低。

              機架式服務器適用性分析:

              服務器接入具備高可用性和高可擴展性。當一側接入交換機發生故障時,另一側交換機擁塞加重,網絡轉發性能降低,因此不建議在機架式服務器接入時采用這種組網。

              刀片服務器適用性分析:

              刀片交換機模塊需要配置生成樹協議,不利于刀片系統的管理維護。且同樣存在一側刀片交換機故障時,網絡轉發性能下降的問題,因此不建議在刀片服務器接入時采用這種組網。

              三角形組網:機架服務器建議使用,刀片服務器不建議

              方案優點:

              鏈路冗余,路徑冗余,故障收斂時間最短(接入交換機到匯聚交換機有冗余鏈路,接入網絡具備高可用性,且通過MSTP可實現上行流量分擔。)

              VLAN 可以跨匯聚層交換機,服務器部署靈活(服務器接入VLAN可以跨匯聚交換機,能實現VLAN跨不同的接入交換機,服務器可實現跨接入交換機的二層互聯,服務器接入擴展性好。)

              方案缺點:

              網絡配置管理較復雜,為提高二層網絡的高可用性與安全性,在接入交換機與匯聚交換機上使能“BPDU保護”、“環路保護”、“根保護”等特性;

              機架式服務器適用性分析:

              服務器接入網絡具備高可用性、高可擴展性,建議在機架式服務器接入時采用這種組網。

              刀片服務器適用性分析:

              刀片交換機上的配置復雜,可管理性較差,不建議在刀片服務器接入時采用這種組網。

              刀片服務器pass-through模塊部署

              刀片服務器內可集成刀片交換機,也可以通過部署pass-through模塊,將服務器的網絡接入延伸到刀箱外的網絡上。

              采用了pass-through模塊的刀片服務器在網絡接入層設計上與機架式服務器的關注點相同,重點是保證服務器的高可用接入以及服務器的接入可擴展性,因此建議采用具備接入高可用性和高可擴展性的“二層環路三角形組網”。

              刀片服務器交換模塊與直通模塊的區別:

              交換模塊相當于一個交換機,只要有一根網線,里面所有刀片都可以通出來,是共用一對多的。

              直通模塊( pass-through模塊)的作用是把每一個刀片的接口通到外面來,是一對一的。理解成一個集線器,沒有任何其他網絡功能。好處是管理簡單。


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