IT服務器運維 | 服務器網(wǎng)卡Team聚合技術(shù)

2020-04-20 20:50 作者：admin

數(shù)據(jù)中心服務器接入大量采用了服務器網(wǎng)卡(Team)技術(shù)。Team技術(shù)不完全屬于網(wǎng)絡系統(tǒng)，也不完全屬于主機系統(tǒng)負責，而是介于兩者的中間地帶，因此極易出現(xiàn)問題。最常見的錯誤就是服務器端選擇了交換機相關的team模式，但交換機端網(wǎng)絡人員卻沒有做任何設置。在一定條件觸發(fā)下，會引起交換機報主機物理地址flapping錯誤，繼而導致整個交換機CPU利用率居高不下。本文通過對兩種常見服務器網(wǎng)卡的Team技術(shù)原理的探討，分析了各種Team模式的實現(xiàn)方式和配置方式。IT系統(tǒng)運維人員熟練掌握這些知識和技巧后，可根據(jù)自身系統(tǒng)的需要，選擇合適的Team模式，有效避免后期的運行風險。數(shù)據(jù)中心對可用性要求極高。為保證業(yè)務系統(tǒng)高可用性和連續(xù)性，從網(wǎng)絡層面講，整個通道的網(wǎng)絡設備和通信線路，全部是冗余設計：
即從客戶機到服務器之間的網(wǎng)絡通道，任一物理設備宕機，或任一通信線路中斷，都不會影響到業(yè)務的連續(xù)。 然而，服務器和客戶機，特別是服務器單線路接入網(wǎng)絡時，存在以下單點故障：
· 接入物理設備(通常是交換機)宕機；
· 接入設備的網(wǎng)口損壞；
· 使用的網(wǎng)線損壞；
· 服務器、客戶機的網(wǎng)卡故障。
解決這種單點故障只能使用服務器網(wǎng)卡組(Team)技術(shù)。本質(zhì)上說，網(wǎng)卡team技術(shù)是將同一主機上的兩塊或兩塊以上的網(wǎng)卡，通過軟件控制，虛擬出一個邏輯網(wǎng)卡。實際工作時多塊網(wǎng)卡可以是一主一備模式，或者是雙活模式。這種技術(shù)的初衷是為了解決服務器的帶寬瓶頸，隨著近年來千兆和萬兆級的服務器網(wǎng)卡的出現(xiàn)，服務器帶寬瓶頸得以緩解。因而現(xiàn)在實施服務器網(wǎng)卡組，主要是為服務器網(wǎng)絡接入提供冗余，提高服務器可用性。這種技術(shù)的出現(xiàn)很好地解決了行業(yè)數(shù)據(jù)中心服務器接入的單點故障問題，因此在行業(yè)內(nèi)被大量使用。目前市場上流行的可以實施網(wǎng)卡組技術(shù)的網(wǎng)卡有intel和broadcom服務器網(wǎng)卡，本文也將重點介紹intel和broadcom服務器網(wǎng)卡組技術(shù)。
網(wǎng)卡組技術(shù)架構(gòu)
網(wǎng)卡組技術(shù)的實質(zhì)是對多個物理網(wǎng)絡接口進行統(tǒng)一管理，將多個物理接口虛擬成一個邏輯網(wǎng)絡接口。具體到服務器網(wǎng)卡上，可以看作將多塊網(wǎng)卡虛擬為一塊邏輯網(wǎng)卡。從屬性上看，虛擬邏輯網(wǎng)卡和物理網(wǎng)卡無任何不同，也有自己的物理地址和網(wǎng)絡地址。服務器使用邏輯網(wǎng)卡與外部的主機通信。外部主機只能看到服務器的邏輯網(wǎng)卡，至于服務器具體的物理網(wǎng)卡個數(shù)、物理地址等細節(jié)，外部主機是不清楚的。
網(wǎng)卡組邏輯結(jié)構(gòu)如圖1所示 無論是intel還是broadcom，一般都是在原有網(wǎng)卡驅(qū)動程序基礎上，增加一個網(wǎng)卡組驅(qū)動程序，由該驅(qū)動程序完成網(wǎng)卡組功能。網(wǎng)絡協(xié)議直接訪問網(wǎng)卡組驅(qū)動程序，網(wǎng)卡組驅(qū)動程序負責完成負載均衡等功能。一般地，網(wǎng)卡組驅(qū)動負責對組成網(wǎng)卡組的各個物理網(wǎng)卡進行管理，例如，活動探測，流量探測等，并根據(jù)實際情況，實現(xiàn)負載均衡和網(wǎng)卡容錯功能。
總結(jié)
下面是一些關于網(wǎng)卡組技術(shù)的總結(jié)，可以幫助讀者更深刻地理解網(wǎng)卡組的實現(xiàn)技術(shù)。
1、網(wǎng)卡組技術(shù)是提高終端（不僅僅是服務器）接入網(wǎng)絡帶寬和可用性的一種技術(shù)。因此，它只涉及終端和網(wǎng)絡接入設備（交換機、HUB和路由器），參與的雙方必須直接連接，中間不能跨接其他設備。關于網(wǎng)卡組，目前都是各廠商自行實現(xiàn)，尚無統(tǒng)一的國際標準。
2、提高帶寬是通過多塊網(wǎng)卡的負載均衡手段，所有的交換機相關網(wǎng)卡組模式（靜態(tài)或動態(tài)）、ALB和RLB，都提供負載均衡模式。負載均衡參與者必須是同一局域網(wǎng)的設備，即，客戶端與服務器必須是同一IP網(wǎng)段，且處于同一廣播域。
3、負載均衡不是基于單個數(shù)據(jù)包的，而是基于客戶端或網(wǎng)絡應用的。也就是說，某個網(wǎng)絡應用的所有數(shù)據(jù)流，自始至終，只使用組中的某一特定網(wǎng)卡，除非該網(wǎng)卡故障而發(fā)生切換；另外，由于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)均衡由不同的設備實現(xiàn)，因此同一網(wǎng)絡應用的收、發(fā)數(shù)據(jù)流可能會經(jīng)過不同的網(wǎng)卡。
4、HUB屬于物理層設備，處于同一沖突域，不能增加接入帶寬；路由器屬于網(wǎng)絡層設備，HUB和路由器都不能象交換機那樣處理設備物理地址，因此，網(wǎng)卡組技術(shù)不能在HUB或路由器上實現(xiàn)。
5、無論AFT、SFT、ALB還是其他交換機無關網(wǎng)卡組技術(shù)，在交換機轉(zhuǎn)發(fā)表中，組中每塊網(wǎng)卡的物理地址都正常出現(xiàn)，需要調(diào)整時，由網(wǎng)卡組驅(qū)動程序控制網(wǎng)卡發(fā)送特定的數(shù)據(jù)包，改變交換機中的MAC表，以實現(xiàn)冗余互備?；谶@個原理，雖然intel網(wǎng)卡支持的AFT，ALB等模式要求接入同一臺交換機，但經(jīng)過測試（在組中只有兩塊網(wǎng)卡的情況下，多塊網(wǎng)卡的情況未測試）在分接兩臺不同的交換機時，效果基本上是相同的。
6、Intel的技術(shù)資料說明，在做SFT模式時，啟用STP協(xié)議，但網(wǎng)卡連接接口應啟用STP速端口（portfast），其余模式的網(wǎng)卡組也應該如此。其給出的理由是啟用STP協(xié)議的交換機端口狀態(tài)轉(zhuǎn)變時候大約有40秒的延遲，會增加網(wǎng)卡切換時的時間，增加網(wǎng)絡應用中斷的時間。
事實上，無論何種模式，只要在STP協(xié)議穩(wěn)定后，參與網(wǎng)卡組的交換機全部處于正常轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，此時如果僅僅是發(fā)生網(wǎng)卡故障，故障網(wǎng)卡上的數(shù)據(jù)流切換到正常網(wǎng)卡上，只要交換機上的端口物理狀態(tài)沒有改變，STP協(xié)議也不會發(fā)生狀態(tài)轉(zhuǎn)換，整個切換時間取決于交換機中轉(zhuǎn)發(fā)表的修改時間。
7、關于交換機相關網(wǎng)卡組模式。這種模式實際上是一種“分流、互備”方式，配置時選擇余地大，技術(shù)成熟，唯一的缺點是，所有與交換機相關的網(wǎng)卡組模式，不能跨接交換機，必須接入同一臺交換機上，即，這種模式只能提供帶寬擴展和網(wǎng)卡容錯，無法提供交換機容錯。
在可用性要求較高的場合，交換機容錯是必須的。如何解決這個問題呢？最理想的方式是借助交換機堆疊技術(shù)。就CISCO交換機來說，兩臺堆疊的交換機邏輯上可以看做是一臺交換機。但配置FEC或GEC時，要求成員接口必須位于同一臺物理交換機上。CISCO 3750在堆疊時沒有這個限制，即，兩臺3750交換機堆疊后，可以將不同物理交換機上的交換機端口捆綁在一起。網(wǎng)卡組技術(shù)結(jié)合CISCO 3750堆疊技術(shù)，就可以采用交換機相關模式，同時提供交換機容錯功能。
 
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