Quer que os servidores permaneçam disponíveis sem problemas, mesmo se um switch central falhar no trabalho? Deseja que seu servidor acesse várias VLANs sem depender dos drivers específicos de um fornecedor em particular? Quer simplificar a configuração de sua rede para hosts físicos e virtuais em seu ambiente? Se você respondeu sim a alguma dessas perguntas, então este artigo é para você.
O NIC Teaming pode melhorar a tolerância a falhas para suas máquinas, utilizar melhor os recursos de rede (balanceamento de carga), configurar VLANs para a máquina usar e simplificar a configuração da sua rede.
Neste artigo, você aprenderá o que é o NIC Teaming, considerações especiais para o uso do NIC Teaming em Máquinas Virtuais e como implantá-lo em sua organização.
Pré-requisitos
Você não precisa ser um especialista em Windows ou Administração de Rede para entender o NIC Teaming. Mas você precisa de alguns pré-requisitos técnicos e de conhecimento para entender e aplicar este artigo. Esses itens são:
- Compreensão de como as redes funcionam (endereços MAC, endereços IP, VLANs)
- Acesso ao Windows Server 2016 (ou 2019) com dois ou mais adaptadores de rede disponíveis – quase tudo que você vê também se aplica igualmente ao Windows Server 2016, 2012R2 e Windows Server 2012
Compreensão do NIC Teaming
Em uma configuração de rede tradicional para um servidor físico, você fornece tolerância a falhas conectando vários cabos de rede do servidor a vários switches físicos (possivelmente parte de uma única pilha de switches). Assim, o servidor tem vários endereços IP ativos o tempo todo, e o balanceamento de carga não existe.
Ao implantar uma equipe NIC em seu servidor, você pode manter uma conexão com vários switches físicos, mas usar apenas um endereço IP. O balanceamento de carga fica prontamente disponível. A tolerância a falhas se torna instantânea em vez de esperar pelo tempo limite/atualização dos registros DNS e a administração se torna mais simples.
A equipe NIC é uma capacidade no Windows Server que permite agrupar NICs em “equipes”. Cada equipe consiste em um ou mais membros da equipe (NICs que estão na equipe) e um ou mais NICs virtuais disponíveis para uso.
Os membros da equipe são os adaptadores de rede usados pela equipe para se comunicar com o switch. As interfaces da equipe são os adaptadores de rede virtuais criados quando você cria a equipe. Pode ser difícil lembrar qual é qual, já que as interfaces da equipe recebem um endereço IP.
Qual é a diferença entre a equipe NIC e o bonding (vinculação)?
A equipe NIC é sinônimo de bonding (vinculação) de NIC.
A equipe NIC está disponível em todas as edições do Windows Server a partir do Windows Server 2012. Essa capacidade é extremamente flexível e oferece aos administradores uma solução muito mais simples para Agregação de Links/Balanceamento de Carga, Failover e Rede Definida por Software (VLANs).
Existem soluções similares em determinados hardwares de determinados fornecedores, no entanto, a implementação da equipe NIC da Microsoft tem como objetivo fornecer esses recursos de forma independente de hardware e fornecedor.
Qual é a diferença entre a equipe NIC e a ponte (bridging)?
O NIC Teaming permite criar uma interface NIC que abrange um ou mais adaptadores NIC, todos na mesma sub-rede. A Ponte NIC permite emparelhar adaptadores NIC de sub-redes diferentes para possibilitar a comunicação entre as duas sub-redes.
Ao configurar um NIC Team, você definirá o Modo de teaming, Modo de balanceamento de carga, Adaptador de reserva, e VLAN da interface de equipe. Cada um desses componentes é explicado abaixo.
Modo de Teaming
Ao criar um NIC Team, você deve selecionar qual Modo de Teaming usar. O Modo de Teaming determina como o servidor e os switches dividirão o tráfego entre os vários links. Existem três tipos de modos de teaming: Independente do Switch, LACP e Estático.
Independente do Switch
Teaming independente do switch permite conectar membros da equipe a vários switches não empilhados. O modo Independente do Switch é o único modo de teaming que não requer alterações de configuração nos switches aos quais está conectado. Este modo usa apenas endereços MAC para controlar para qual interface os dados de entrada devem ser enviados.
Existem algumas situações em que você pode optar por usar o Modo de Teaming Independente do Switch, como. Isso pode ocorrer quando:
- você não fará alterações de configuração nos switches conectados
- usando vários switches não empilhados para os membros da equipe
- criando um NIC Team dentro de uma VM (mais detalhes na seção Considerações para Uso em Máquinas Virtuais abaixo)
Se preferir utilizar um adaptador para o tráfego e somente alternar para um adaptador em espera durante uma falha física na ligação, deve usar o modo de teaming independente do switch e configurar um adaptador em espera.
A standby adapter is not used often because it reduces the total bandwidth that is available for communicating with the server. The default setting is “None (all adapters Active)”.
Estático
Estático teaming requer que configure manualmente as portas no switch que se conectam à equipa de NIC num Link Aggregation Group (LAG). O servidor e o switch dividirão o tráfego entre todas as ligações que estão ativas.
Se uma porta em qualquer extremidade estiver conectada a outro dispositivo, o tráfego será dividido por esta ligação que não o está esperando. Portanto, não ajuda a isolar erros como cabos incorretamente conectados.
Deve usar o modo de teaming Estático apenas quando os switches não suportam LACP.
Link Aggregation Control Protocol (LACP)
LACP teaming é semelhante ao teaming Estático, mas também verifica se cada cabo ativo na ligação está realmente conectado ao LAG pretendido. O LACP não enviará dados através de ligações que não estão conectadas ao LAG esperado.
Deve usar o LACP quando deseja que o switch esteja ciente da equipa de NIC para equilibrar a carga dos dados que o switch envia para a equipa de NIC.
Importante: Os modos de teaming Estático e LACP exigem que conecte o host apenas a um único switch ou a um único conjunto de switches.
Modo de Equilíbrio de Carga
modo de balanceamento de carga determina como a equipe apresentará interfaces para dados de entrada e determinará quais adaptadores usar para dados de saída. As opções disponíveis são Address Hash, Hyper-V Port, e Dynamic.
Ao contrário de um “aparelho de balanceamento de carga”, o tráfego de entrada não será dividido uniformemente entre cada link usado pelos membros da equipe.
O modo de
Address Hash tentará usar os endereços IP e portas de origem e destino para criar um equilíbrio efetivo entre os membros da equipe. Se nenhuma porta fizer parte de uma conexão, ele usará apenas os endereços IP para determinar como equilibrar a carga. Para casos em que não há endereços IP fazendo parte de uma conexão, ele usará os endereços MAC.
Ao criar uma equipe NIC, você pode forçar a equipe a usar IP+Porta, apenas IP ou apenas endereço MAC. IP+Porta é o padrão e oferece o melhor equilíbrio entre os membros da equipe. Para usar apenas IP ou apenas endereço MAC, você terá que criar sua equipe NIC via PowerShell.
Embora o modo de balanceamento de carga Address Hash faça um bom trabalho ao dividir o tráfego de saída entre os membros da equipe, ele não consegue se adaptar a membros da equipe superutilizados ou subutilizados. Além disso, todo o tráfego de entrada usa o endereço MAC da interface de equipe principal. Isso, no entanto, é limitado a um único link ao usar o modo de agrupamento Switch Independent.
Você deve usar Address Hash ao criar uma equipe dentro de uma máquina virtual.
Hyper-V Port
Modo Porta Hyper-V é destinado apenas para uso em hosts de máquinas virtuais Hyper-V. Este modo atribuirá um endereço MAC para cada máquina no host de máquina virtual e, em seguida, atribuirá um membro da equipe para cada um dos endereços MAC. Isso permite que uma VM específica tenha um membro da equipe previsível durante a operação normal.
Membros de equipe previsíveis para cada VM significam que o bandwidth de uma VM é limitado ao máximo do link único sobre o qual opera. Quando um host Hyper-V tem poucas VMs nele, usar o modo de balanceamento de carga de porta Hyper-V provavelmente não será muito bem equilibrado.
Normamente, você não precisa usar o modo Porta Hyper-V, mas pode achá-lo benéfico se precisar garantir que cada VM use o mesmo link o tempo todo.
Dynamic
Modo Dinâmico utiliza as melhores características dos modos Hash de Endereço e Porta Hyper-V para balancear o tráfego de rede de saída e entrada. Assim como o Hyper-V, o tráfego de entrada é dividido ao atribuir membros da equipe a diferentes endereços MAC. Assim como o Hash de Endereço, o tráfego de saída é dividido por uma combinação hash derivada de IP/Porta. Essa mistura fornece um balanceamento melhor em comparação com qualquer um dos métodos acima.
Modo Dinâmico vem com uma importante melhoria: monitoramento dinâmico do tráfego. Quando o algoritmo do modo dinâmico determina que certos membros da equipe estão sobrecarregados/subutilizados, ele reequilibrará o tráfego de saída para outros membros da equipe conforme necessário.
As transmissões TCP têm uma cadência natural que torna possível prever futuras quantidades de tráfego/intervalos no TCP; a Microsoft chama essas “flowlets”. O modo de balanceamento de carga dinâmico também pode antecipar, por meio dos “flowlets”, quais membros da equipe serão superutilizados ou subutilizados e reequilibrar o tráfego de saída para se preparar.
O modo dinâmico é quase sempre a melhor opção de balanceamento de carga a ser utilizada.
A VLAN da Interface da Equipe
Ao criar uma equipe, por padrão, ela criará uma única interface de equipe. A interface da equipe possui uma configuração de VLAN para marcar o tráfego em uma interface para uma VLAN específica. Configurar a VLAN da interface da equipe para uma VLAN marcada geralmente é feito apenas quando os membros da equipe que compõem a Equipe de NIC usam o modo “trunk”.
Após criar a equipe, você pode criar interfaces de equipe adicionais em VLANs diferentes.
Aviso: A Microsoft recomenda que você nunca defina a VLAN para uma interface dentro de uma VM. Em vez disso, use a opção avançada “ID da VLAN” do switch Hyper-V para definir VLANs para uma VM.
Equipe de NIC em Máquinas Virtuais
A configuração de equipes de NIC em uma VM tem algumas limitações. A Microsoft especificamente destaca que o uso de “Equipes em Equipes” (equipes de nível de host e equipes de nível de VM) pode ser muito imprevisível e causar perda de conexão.
Tradicionalmente, fornecer tolerância a falhas para uma VM exigia que a VM estivesse conectada a várias chaves virtuais externas. Você precisava planejar quais VMs compartilhariam cada chave virtual para garantir que nenhuma ficasse muito congestionada. Problemas de balanceamento de carga eram complicados pela possibilidade de congestão das outras VMs no host.
Hoje em dia, você pode implantar uma equipe de NIC no host da VM com um único adaptador de rede para cada VM. Todas as VMs ganham tolerância a falhas completa a partir de falhas em uma porta física ou switch. O tráfego de todas as VMs pode ser equilibrado entre os membros da equipe para uma capacidade geral e tratamento de congestionamento muito melhores. Sua configuração agora pode ser assim:
O teaming de NIC em uma VM é às vezes usado para habilitar o SR-IOV para reduzir a sobrecarga da CPU da pilha de rede. Você também precisa do suporte da BIOS e da NIC para que o SR-IOV seja funcional.
Requisitos
O uso de teaming de NIC dentro de uma VM inclui esses requisitos para ser uma “configuração suportada”:
- Você deve estar usando vários adaptadores na VM.
- Os adaptadores devem se conectar a duas chaves virtuais do tipo “externa”.
- Se conectando a chaves físicas, as chaves devem estar na mesma sub-rede L2.
- O modo de equipe de NIC da VM deve ser definido como Switch Independent e o modo de balanceamento de carga deve ser definido como *Address Hash.*
No Hyper-V, você também precisa habilitar o NIC Teaming para a VM em cada guia de Recursos Avançados dos adaptadores de rede que farão parte de uma equipe. Você pode ver um exemplo abaixo de como essa configuração se parece.
Maximizando o Desempenho
Embora o NIC Teaming tenha um bom desempenho por padrão, existem vários cenários em que você pode precisar focar na melhoria do desempenho. Os detalhes desses cenários estão fora do escopo deste artigo, mas se você quiser saber mais sobre como otimizar o desempenho, concentre-se nos seguintes termos:
- Remote Direct Memory Access (RDMA)
- Switch Embedded Teaming (SET)
- Receive Side Scaling (RSS)
- Single-Root I/O Virtualization (SR-IOV)
Geralmente, essas configurações adicionais reduzem parte da sobrecarga da CPU para a pilha de rede e a latência entre conexões. Você pode aprender mais sobre a melhoria de desempenho nos artigos Tecnologias de Software e Hardware explicadas e Alto desempenho através de RDMA com SET.
Criando uma Equipe NIC no Windows Server
Com o conhecimento de como o NIC teaming funciona e uma visão para simplificar sua rede, agora você deve estar preparado para criar uma equipe NIC!
Para esta demonstração, uma equipe NIC será criada em uma VM devido a restrições do ambiente de demonstração. Configurar uma equipe NIC em um servidor físico é o mesmo, mas se forem necessárias etapas específicas para VM, elas serão destacadas.
Como verificar se o NIC teaming está habilitado?
O NIC Teaming está habilitado em todas as versões do Windows Server desde o 2012 (Server 2012, 2012R2, 2016 e 2019).
Implantando o NIC Teaming via GUI
Para começar, abra o Gerenciador do Servidor em uma máquina Windows Server. Certifique-se de estar conectado à máquina na qual deseja configurar a equipe NIC.
- Primeiro, clique com o botão direito no nome do servidor onde deseja criar a equipe NIC e selecione Configurar NIC Teaming.
2. No painel Adaptadores e Interfaces, selecione os NICs para adicionar à nova equipe. Em seguida, clique com o botão direito nos adaptadores selecionados e selecione Adicionar à Nova Equipe.
Observação: você pode configurar o NIC Teaming com qualquer combinação de um ou vários adaptadores (máximo: 32) e uma ou mais interfaces de equipe.
3. Digite um nome descritivo para a equipe e configure as Propriedades Adicionais conforme necessário e clique em OK para criar a equipe.
Neste exemplo, a equipe NIC está sendo configurada em uma VM. Como resultado, o modo de equipe ou o modo de balanceamento de carga não podem ser usados. Se esta demonstração fosse em um servidor físico, você provavelmente usaria Switch Independente ou LACP se estiver usando um LAG no switch.
A equipe NIC agora deve estar criada no Windows Server.
Adicionando Mais NICs ou Interfaces à Equipe de NICs
Uma vez criada, você pode adicionar NICs a uma equipe configurada a partir da mesma janela de Teaming de NICs. Para fazer isso, clique com o botão direito em uma NIC disponível e selecione Adicionar à Equipe “<Nome da Equipe>”.
Você também pode adicionar mais interfaces a uma equipe selecionando a guia Interfaces da Equipe e, em seguida, clicar em TAREFAS —> Adicionar Interface, conforme mostrado abaixo.
Quando a entrada aparecer, digite a VLAN a ser usada e, opcionalmente, um nome, conforme mostrado abaixo.
Implantando NIC Teaming via Windows PowerShell
Agora que você sabe como configurar uma equipe de NIC pela GUI, vamos ver como fazer isso via PowerShell.
Encontrando Nomes de NIC
Primeiro, você precisa decidir quais NICs adicionará à equipe. Mais especificamente, você precisará descobrir os nomes das NICs.
Para encontrar os nomes das NICs, use o cmdlet Get-Adapter. Execute este cmdlet e observe suas opções, como mostrado abaixo.
Depois de ter anotado os nomes, agora você pode criar a equipe com PowerShell! Para esta demonstração, usaremos as NICs Ethernet 3 e 4 para a nova equipe de NICs.
Criando a Equipe de NICs
Agora que você tem os nomes dos adaptadores em mãos, você só precisa executar mais um cmdlet (New-NetLbfoTeam). Você pode ver um exemplo de execução do cmdlet New-NetLbfoTeam e sua saída abaixo.
Para o parâmetro TeamMembers, você usará os nomes das NICs obtidos anteriormente.
Neste exemplo, o TeamingMode está configurado como SwitchIndependent. Se estiver configurando as portas do switch em um LAG, provavelmente desejará usar o valor LACP. Se não estiver usando um LAG no switch, provavelmente escolherá usar SwitchIndependent.
O valor do parâmetro LoadBalancingAlgorithm é Dynamic porque este modo proporciona o balanceamento de carga mais uniforme entre os membros da equipe.
Após a conclusão, você verá uma nova NIC virtual na lista de adaptadores de Get-NetAdapter:
Notas sobre a NIC Team em uma VM:
– Você deve usar o ‘SwitchIndependent’ TeamingMode.
– Você deve usar um dos tipos de hash de endereço para o LoadBalancingAlgorithm (TransportPorts).
– O balanceamento de carga dinâmico seria usado em um servidor físico em vez de TransportPorts.*
Adicionando mais NICs ou interfaces à NIC Team
Depois de criar a NIC team, você pode adicionar NICs e interfaces a ela da mesma forma que no GUI. Para adicionar mais NICs à equipe, use o Add-NetLbfoTeamMember cmdlet*.*
Você também pode adicionar mais interfaces de equipe com o cmdlet Add-NetLbfoTeamNIC.
Resumo
Você agora aprendeu o que é o NIC Teaming, como ele se relaciona com desempenho/usos de VM/simplificação de sua rede, e como implementá-lo via GUI ou PowerShell.