Полное руководство по объединению сетевых карт

Наши сети с каждым днем становятся все больше и сложнее, а растущий объем трафика намного превышает то, что может выдержать одно сетевое соединение. Кроме того, нагрузка и давление, возникающие из-за таких высоких уровней трафика, могут часто приводить к сбою одного соединения.

Как сетевой администратор, вы постоянно сталкиваетесь с вопросом о том, как сделать ваши сетевые соединения более устойчивыми для обработки растущего трафика.

Ну, вот где в игру вступает объединение сетевых карт.

Что такое объединение NIC?

Объединение сетевых карт основано на идее Link Aggregation Group (LAG), которая позволяет вам объединять множество сетевых подключений параллельно, чтобы преодолеть проблемы, связанные с одним подключением.

В частности, объединение сетевых карт позволяет сгруппировать от одного до 32 физических сетевых адаптеров Ethernet в любое количество программных виртуальных сетевых адаптеров.

Когда вы соединяете несколько физических портов вместе, чтобы создать один путь передачи данных с высокой пропускной способностью, трафик и нагрузка распределяются между этими соединениями. Это увеличивает скорость трафика и дает большую пропускную способность, чем раньше. Кроме того, он обеспечивает избыточность в случае сбоя любого отдельного соединения, поэтому отказоустойчивость вашей сети повышается на несколько ступеней.

Благодаря этим преимуществам общая надежность соединения значительно повышается, и в то же время снижается вероятность потери соединения даже при выходе из строя одного из компонентов сети.

Неудивительно, что объединение сетевых карт также называется Microsoft Load Balancing and Failover (LBFO), и это важная функция Windows Server 2012. Поскольку она встроена в операционную систему Windows Server 2012, ее настройка и управление очень просты при использовании этого сервера.

Причины использования объединения сетевых карт

Помимо балансировки нагрузки, повышения производительности и избыточности, есть и другие причины для выбора объединения сетевых карт, особенно если вы используете Windows Server 2012.

Поддержка Windows 2012

Windows Server 2012 предлагает встроенную поддержку объединения сетевых карт. Если вы используете любую из предыдущих версий, вам придется покупать сетевые адаптеры у компаний-поставщиков, таких как Intel. Процесс установки также довольно утомительный, как и управление.

В Windows 2012 компонент, необходимый для создания объединения сетевых карт и управления им, встроен в операционную систему, поэтому ваши усилия минимальны. (Вы можете найти информацию о объединении сетевых карт в Windows Server 2016 здесь.)

Независимые от производителя адаптеры

Как упоминалось ранее, для версий, предшествующих Windows 2012, необходимо покупать адаптеры конкретного поставщика. Это также означает, что вы не можете смешивать сетевые карты разных производителей.

Как вы понимаете, это создает множество проблем для сетевых администраторов. Что происходит, когда оригинальная сетевая карта недоступна или ее трудно найти? Вам придется купить новую сетевую карту, которая может быть совместима или несовместима с другими. При таких сложных проблемах совместимости настройка объединения сетевых карт может стать сложной задачей.

В Windows 2012 вы можете просто смешивать и сочетать сетевые карты любого производителя, если эта сетевая карта поддерживается операционной системой. Если вы особенно заинтересованы в использовании сетевой карты конкретного производителя, которая не поддерживается ОС, вы можете использовать драйвер, который хорошо работает с Windows 2012. Однако ОС Windows 2012 спроектирована таким образом, что поддерживает большинство современных сетевых карт.

В общем, по возможности придерживайтесь одного и того же производителя сетевой карты, чтобы можно было использовать один и тот же набор драйверов. В противном случае управление может стать немного громоздким.

Графический интерфейс и PowerShell

Графический интерфейс или PowerShell — что можно использовать для настройки объединения сетевых карт?

И то, и другое, потому что, опять же, объединение сетевых карт встроено в Windows Server 2012.

Итак, если вы предпочитаете настраивать удобный интерфейс, выберите графический интерфейс. С другой стороны, если вы больше занимаетесь кодированием, не стесняйтесь использовать PowerShell для настройки и управления объединением сетевых карт. Оба одинаково просты и работают одинаково, все зависит от того, чего вы хотите.

Совместимость

Объединение сетевых карт совместимо практически со всеми видами сетевых возможностей, кроме:

• Виртуализация ввода-вывода с одним корнем
• Удаленный прямой доступ к памяти
• ПТС дымоход

Виртуализация ввода-вывода с одним корнем и RDMA не поддерживаются, поскольку данные доставляются непосредственно на сетевой адаптер, что означает, что сетевой стек вообще не задействован. Что касается TCP Chimney, то он не поддерживается, поскольку весь стек выгружается на сетевые адаптеры.

Итак, вот некоторые из преимуществ, которые вы получаете, когда хотите настроить объединение сетевых карт в Windows Server 2012.

При настройке следует помнить о некоторых аспектах конфигурации, например, какой режим является наиболее важным. Давайте кратко рассмотрим, как настроить эту опцию.

Конфигурации режима объединения сетевых карт

Вы можете настроить объединение сетевых карт двумя способами — переключить зависимый режим и переключить независимый режим.

Переключить зависимый режим

Режим зависимости от коммутатора, как следует из названия, требует настройки сетевого адаптера, чтобы он мог участвовать в объединении сетевых карт. Вы можете выполнить эту настройку либо с помощью метода статического объединения, либо с помощью протокола управления агрегацией каналов. Независимо от того, какой метод вы выберете, адаптеры будут работать на полную мощность, чтобы обеспечить максимально возможную скорость вашей сети.

Этот режим взаимодействует со всеми тремя алгоритмами балансировки нагрузки следующим образом:

• Хэш адреса: входящий трафик управляется сетевым коммутатором, тогда как исходящий трафик хешируется и отправляется на все адаптеры.
• Порт Hyper-V: этот алгоритм наиболее полезен для серверов с несколькими виртуальными машинами, ни одна из которых не требует большей пропускной способности, чем один сетевой адаптер. Для балансировки нагрузки сетевой коммутатор определяет входящий трафик, а коммутатор Hyper-V определяет нагрузку для исходящего трафика.
• Динамический: это новый алгоритм в Windows 2012 R2. Этот алгоритм считается лучшим для режима, зависящего от коммутатора, поскольку он сочетает в себе лучшее из мира хэшей адресов и портов Hyper-V. Исходящий трафик хэшируется между членами команды, а входящий трафик обрабатывается так же, как в режиме Hyper-V.

Переключить независимый режим

В этом режиме сетевые коммутаторы не должны участвовать в процессе объединения, поэтому вам не нужно настраивать сетевой коммутатор. В то же время к коммутаторам можно подключить несколько сетевых адаптеров, чтобы обеспечить избыточность и повысить производительность. Балансировка нагрузки также прекрасно работает, и ее довольно легко развернуть в этом режиме.

Давайте посмотрим, как работает зависимый от коммутатора режим с тремя алгоритмами.

• Хэш адреса: в этом алгоритме компоненты адреса исходящего пакета используются для создания хэша, который распределяет трафик по всей сети. Однако входящий трафик ограничен только одним адаптером для лучшего контроля и управления.
• Порт Hyper-V: исходящий и входящий трафик обрабатывается одним из активных адаптеров виртуальной машины.
• Динамический: в этом режиме исходящий трафик также обрабатывается с использованием алгоритма хеширования адресов, а входящий трафик обрабатывается с использованием алгоритма порта Hyper-V.

Как лучше?

Независимый от коммутатора режим обеспечивает большую гибкость, поскольку он работает с любым сетевым коммутатором. Это означает, что вы также можете использовать неинтеллектуальные коммутаторы для объединения сетевых карт, поскольку исходящий трафик управляется Windows 2012. Очевидным недостатком является то, что весь входящий трафик отправляется только на один коммутатор и не распределяется по всем доступным активным сетевым адаптерам. Вот почему режим, независимый от коммутатора, хорошо работает для FTP или веб-запросов, которые обычно имеют большой исходящий трафик.

Зависимый от коммутатора режим требует немного больше работы с вашей стороны, так как вам придется настроить как коммутатор, так и режим, чтобы идентифицировать связи, формирующие единую команду. Но хорошая новость заключается в том, что вы можете либо настроить вручную, либо использовать протокол LACP для динамического объединения.

Преимущество этого режима в том, что он одинаково распределяет исходящий и входящий трафик, поскольку вся полоса пропускания рассматривается как единое целое. Вот почему режим зависимости от коммутатора хорошо работает для запросов с большим объемом как исходящего, так и входящего трафика.

Итак, что лучше? Это зависит от характера вашего трафика.

Короче говоря, объединение сетевых карт значительно расширяет полосу пропускания и помогает максимально эффективно использовать сетевые адаптеры. Это делает систему более отказоустойчивой и сбалансированной, а также увеличивает общий срок службы и производительность ваших приложений.

Вы пробовали объединять сетевые карты? Пожалуйста, поделитесь с нами своим опытом в разделе комментариев.