Konfigurieren von Catalyst-Switches für Microsoft NLB

Einleitung

Dieses Dokument beschreibt die Konfiguration der Cisco Catalyst Switches für die Interaktion mit dem Microsoft Network Load Balancing (NLB).

Voraussetzungen

Anforderungen

Es gibt keine spezifischen Anforderungen für dieses Dokument.

Verwendete Komponenten

Die Informationen in diesem Dokument basieren auf den folgenden Software- und Hardwareversionen und werden entsprechend konfiguriert:

• Catalyst 6500 Sup2T-Switch mit Cisco IOS-Software 15.1(1)SY1
• Catalyst 4948-Switch mit Cisco IOS-Software 15.0(2)SG7
• Microsoft Windows Server

Anmerkung: Die Befehle, um diese Funktionen auf anderen Cisco Plattformen zu aktivieren, finden Sie im entsprechenden Konfigurationsleitfaden.

Die Informationen in diesem Dokument beziehen sich auf Geräte in einer speziell eingerichteten Testumgebung. Alle Geräte, die in diesem Dokument benutzt wurden, begannen mit einer gelöschten (Nichterfüllungs) Konfiguration. Wenn Ihr Netz Live ist, überprüfen Sie, ob Sie die mögliche Auswirkung jedes möglichen Befehls verstehen.

Hintergrundinformationen

Die NLB-Technologie kann verwendet werden, um Client-Anforderungen auf eine Reihe von Servern zu verteilen. Um sicherzustellen, dass die Clients stets ein akzeptables Leistungsniveau aufweisen, bietet Microsoft Windows NLB die Möglichkeit, zusätzliche Server hinzuzufügen, sodass Sie zustandslose Anwendungen wie IIS-basierte Webserver bei zunehmender Client-Auslastung skalieren können. Darüber hinaus werden Ausfallzeiten reduziert, die durch fehlerhafte Server verursacht werden.

Microsoft Windows NLB ist eine Clustering-Technologie, die als Teil aller Betriebssysteme der Windows 2000 Server- und Windows 2003 Server-Familie angeboten wird. Es stellt eine einzige virtuelle IP-Adresse für alle Clients als Ziel-IP-Adresse für das gesamte Cluster bereit.

Sie können den NLB so konfigurieren, dass er in einem der folgenden drei Modi funktioniert:

• Unicast-Modus
• Multicast-Modus
• Internet Group Management Protocol (IGMP)-Modus

Unicast-Modus

Hier einige Hinweise zur Verwendung von NLB im Unicast-Modus:

• Im Unicast-Modus ersetzt NLB die tatsächliche MAC-Adresse (Media Access Control) jedes Servers im Cluster durch eine gemeinsame NLB-MAC-Adresse. Wenn alle Server im Cluster über dieselbe MAC-Adresse verfügen, werden alle an diese Adresse weitergeleiteten Pakete an alle Mitglieder im Cluster gesendet. Der NLB erstellt eine fiktive MAC-Adresse und weist sie jedem Server im NLB-Cluster zu. Die NLB weist jedem NLB-Server eine andere fiktive MAC-Adresse zu, die auf der Host-ID des Mitglieds basiert. Diese Adresse wird im Ethernet-Frame-Header angezeigt.
  
  
• Die MAC-Adresse wird im ARP-Header (Address Resolution Protocol) und nicht im Ethernet-Header verwendet. Der Switch verwendet die MAC-Adresse im Ethernet-Header und nicht den ARP-Header. Dies führt zu einem Problem, wenn ein Paket an den NLB-Cluster gesendet wird, dessen Ziel-MAC-Adresse die MAC-Adresse des Clusters 00-bf-ac-10-00-01 ist. Der Switch zeigt die Content Addressable Memory (CAM)-Tabelle für die MAC-Adresse 00-bf-ac-10-00-01 an, und da kein Port bei der NLB-Cluster-MAC registriert ist. address 00-bf-ac-10-00-01: Der Frame wird an alle Switch-Ports geliefert. Dies führt zu Unicast-Flooding. Um Flooding zu vermeiden, empfiehlt Cisco die Verwendung eines dedizierten VLAN für den NLB, damit das Flooding eingeschränkt wird.

Multicast-Modus

Hier einige Hinweise zur Verwendung von NLB im Multicast-Modus:

• Im Multicast-Modus klickt der Systemadministrator in der Microsoft NLB-Konfigurationsbenutzeroberfläche auf die Schaltfläche Multicast. Bei dieser Auswahl werden die Cluster-Mitglieder angewiesen, auf die ARPs für ihre virtuelle Adresse mithilfe einer Multicast-MAC-Adresse wie 0300.5e01.0101 zu reagieren.
  
  
• Der ARP-Prozess wird für Multicast-MAC-Adressen nicht abgeschlossen (dadurch wird RFC 1812 unterbrochen). Eine statische MAC-Adresse ist erforderlich, um den Cluster außerhalb des lokalen Subnetzes zu erreichen.
  
  
• Die virtuelle IP-Adresse lautet 10.100.1.99, und die Multicast-MAC-Adresse lautet 0300.5e01.0101. Geben Sie diesen Befehl ein, um die ARP-Tabelle statisch zu füllen:

arp 10.100.1.99 0300.5e01.0101

• Da die eingehenden Pakete eine Unicast-Ziel-IP-Adresse und eine Multicast-Ziel-MAC-Adresse aufweisen, ignoriert das Cisco Gerät diesen Eintrag und überflutet alle clustergebundenen Pakete. Um dieses Flooding zu vermeiden, fügen Sie wie unten beschrieben einen statischen MAC-Adresstabelleneintrag ein, um clustergebundene Pakete in der Hardware zu vermitteln.

mac address-table static 0300.5e01.0101 vlan 200 interface TenGigabitEthernet1/4 TenGigabitEthernet1/5 disable-snooping

Anmerkung: Wenn Sie eine MAC-Adresse mehreren Ports statisch zuordnen, wird sie nur von der Software auf dem Cisco Catalyst Switch der Serie 4500 unterstützt. Außerdem kann die Verwendung dieser Konfiguration auf dem Catalyst Switch der Serie 4500 zu einer hohen CPU-Auslastung führen. Um dieses Problem zu vermeiden, können Sie den NLB zu einem bestimmten VLAN isolieren, nur die statischen ARP-Einträge hinzufügen und das Flooding auf diesem VLAN zulassen.

Anmerkung: Bei Cisco Catalyst Switches der Serien 6000/6500 müssen Sie den Parameter disable-snooping hinzufügen, um den Datenverkehr auf die angegebenen Ports zu beschränken. Wenn Sie eine statische Verbindung konfigurieren, geben Sie das Schlüsselwort disable-snooping ein, um zu verhindern, dass Multicast-Datenverkehr, der an die statisch konfigurierte Multicast-MAC-Adresse adressiert ist, auch an andere Ports im selben VLAN gesendet wird. (Dieser Befehl ist auf anderen Plattformen nicht erforderlich.)

IGMP-Modus

Hier einige Hinweise zur Verwendung von NLB im IGMP-Modus:

• Die Verwendung von NLB im IGMP-Modus erfordert den geringsten manuellen Konfigurationsaufwand. Die virtuelle MAC-Adresse liegt im Bereich der Internet Assigned Numbers Authority (IANA) und beginnt bei 0100.5exx.xxxx. Da die MAC-Adresse nun den IANA-Spezifikationen entspricht, können die Cisco Switches die MAC-Adresse mithilfe von IGMP-Snooping dynamisch programmieren. Damit entfällt die Notwendigkeit, die MAC-Adresse manuell auf die im Multicast-Modus erforderlichen Port-Maps zu programmieren, um eine Überflutung des VLANs zu verhindern.
  
  
• IGMP-Snooping programmiert die virtuelle MAC-Adresse für Sie, sobald der Switch einen Mitgliedsbericht von einem Mitglied im Cluster erhält. Für das NLB-VLAN muss ein Router-Port programmiert werden, entweder mit Protocol Independent Multicast (PIM) oder mit der IGMP Querier-Funktion.
  
  
• Da die virtuelle IP-Adresse eine Multicast-MAC-Adresse verwendet, ist sie außerhalb des lokalen Subnetzes nicht erreichbar. Um dieses Problem zu beheben, müssen Sie auf jedem Gerät mit einer Layer 3 (L3)-Schnittstelle im Cluster-VLAN einen statischen ARP-Eintrag konfigurieren. Dies geschieht auf die gleiche Weise wie im Multicast-Modus. Wenn die virtuelle IP-Adresse beispielsweise 10.100.1.99 und die Multicast-MAC-Adresse 0100.5e01.0101 lautet, verwenden Sie den folgenden Befehl, um die ARP-Tabelle statisch zu füllen:

arp 10.100.1.99 0100.5e01.0101

IGMP-Modus - Einschränkungen

Beachten Sie bei der Verwendung von NLB im IGMP-Modus die folgenden wichtigen Hinweise:

Anmerkung: Wie von der Cisco Bug-ID CSCsw72680 verfolgt, können Sie PIM auf der NLB VLANSwitch Virtual Interface (SVI) mit bestimmten Codeversionen nicht verwenden. Zeigen Sie die Fehlerdetails für die Code-Releases an, die dieses Problem beheben, oder verwenden Sie die IGMP Snooping Querier-Funktion.

Anmerkung: CSCsy62709-Pakete werden für den gesamten Datenverkehr dupliziert, der im IGMP-Modus an die NLB-Server weitergeleitet wird. Die Fehlerdetails für die betroffenen Codeversionen werden angezeigt.

Anmerkung: Aufgrund einer Hardwarebeschränkung, die von der Cisco NUG-ID CSCug49149 verfolgt wird, kann der NLB-Datenverkehr nicht über einen verteilten Etherchannel auf derselben 6708-Linecard gesendet werden, wenn der Switch im PFC3B- oder PFC3C-Modus ausgeführt wird. Der Port-Channel muss verkabelt werden, damit sich alle zugehörigen Links in derselben Weiterleitungs-Engine befinden.

Netzwerkdiagramm

Konfigurieren

In diesem Abschnitt wird beschrieben, wie Sie den NLB für die Plattformen der Cisco Catalyst Serien 6500 und 4948 konfigurieren, die im Multicast- oder IGMP-Modus ausgeführt werden.

Konfiguration des Multicast-Modus 

In diesem Abschnitt wird beschrieben, wie Sie den NLB für die Cisco Catalyst-Plattformen der Serien 6500 und 4948 konfigurieren, die im Multicast-Modus ausgeführt werden:

6500-1#show running-config
Building configuration...
!
hostname 6500-1
!
boot system flash disk0:s2t54-adventerprisek9-mz.SPA.151-1.SY1
!
interface TenGigabitEthernet1/4
switchport
switchport trunk allowed vlan 1,100,200
switchport mode trunk
!
interface TenGigabitEthernet1/5
switchport
switchport trunk allowed vlan 1,100,200
switchport mode trunk
!
interface Vlan100
ip address 10.100.1.1 255.255.255.0
!
! 
interface Vlan200
ip address 10.200.1.1 255.255.255.0
!
!
arp 10.100.1.88 0300.5e01.0101 ARPA
!
!
mac address-table static 0300.5e01.0101 vlan 200 interface TenGigabitEthernet1/4
TenGigabitEthernet1/5 TenGigabitEthernet5/5
!

Hier einige wichtige Hinweise zu dieser Konfiguration:

• Die Schnittstelle Vlan100 ip addressValue konfiguriert das Benutzer-VLAN.
• Die Schnittstelle Vlan200 ip addressValue konfiguriert das NLB-Cluster-VLAN. Es ist wichtig, dass Sie das Standard-Gateway des Microsoft-Servers für diese Adresse konfigurieren.
• Thearp 10.100.1.88 0300.5e01.0101 ARPAenthält alle L3-Schnittstellen im VLAN und ist die virtuelle IP-Adresse der NLB-Cluster-Server.
• Die statische MAC-Adresstabelle 0300.5e01.0101 VLAN 200 erstellt für die virtuelle Multicast-MAC-Adresse eine statische MAC-Eintrag-zu-Port-Zuordnung im Switch.

Anmerkung: Stellen Sie sicher, dass Sie den Multicast-Modus auf dem NLB-Cluster verwenden. Cisco empfiehlt, keine Multicast-MAC-Adressen zu verwenden, die mit 01 beginnen, da bekannt ist, dass sie einen Konflikt mit der IGMP-Einrichtung haben.

4948-1#show running-config
Building configuration...
!
hostname 4948-1
!
boot system bootflash:cat4500-entservices-mz.150-2.SG7
!
interface GigabitEthernet1/1
switchport access vlan 200
!
interface TenGigabitEthernet1/49
switchport trunk encapsulation dot1q
switchport trunk allowed vlan 1,100,200
switchport mode trunk
!
interface TenGigabitEthernet1/50
switchport trunk encapsulation dot1q
switchport trunk allowed vlan 1,100,200
switchport mode trunk
!
mac address-table static 0300.5e01.0101 vlan 200 interface Gi1/1 Te1/49 Te1/50
!
!
end

Anmerkung: Die statische MAC-Adresstabelle 0300.5e01.0101 VLAN 200 erstellt einen statischen Eintrag im Switch für die virtuelle Multicast-MAC-Adresse. Denken Sie daran, dass alle Trunk-Schnittstellen, die NLB-Datenverkehr zwischen den Switches übertragen, hinzugefügt werden müssen. Sobald eine statische MAC-Adresse definiert ist, wird das Flooding eingeschränkt. Wenn Sie eine Schnittstelle vergessen haben, wird der NLB-Cluster unterbrochen.

Konfiguration für IGMP-Modus

In diesem Abschnitt wird die Konfiguration des NLB für die Plattformen der Cisco Catalyst Serien 6500 und 4948 beschrieben, die im IGMP-Modus ausgeführt werden.

6500-1#show running-config
Building configuration...
!
hostname 6500-1
!
boot system flash disk0:s2t54-adventerprisek9-mz.SPA.151-1.SY1
!
ip igmp snooping querier
!
vlan configuration 1,100
no ip igmp snooping querier
! 
vlan configuration 200
ip igmp snooping querier address 10.200.1.1
!
interface TenGigabitEthernet1/4
switchport
switchport trunk allowed vlan 1,100,200
switchport mode trunk
!
interface TenGigabitEthernet1/5
switchport
switchport trunk allowed vlan 1,100,200
switchport mode trunk
!
interface Vlan100
ip address 10.100.1.1 255.255.255.0
! 
interface Vlan200
ip address 10.200.1.1 255.255.255.0
!
arp 10.100.1.99 0100.5e01.0101 ARPA
!
end

Hier einige wichtige Hinweise zu dieser Konfiguration:

• Der eip igmp snooping querieraktiviert die Funktion snooping querier.
• Die Snooping-Abfragenummer 10.200.1.1 konfiguriert die Snooping-Abfragenummer für das NLB-VLAN.
• Das Benutzer-VLAN ist die Schnittstelle Vlan100.
• Das NLB-Cluster-VLAN ist die Schnittstelle Vlan200. Es ist wichtig, dass Sie das Standard-Gateway des Microsoft Servers für diese Adresse konfigurieren (IP-Adresse 10.200.1.1 255.255.255.0).
• Thearp 10.100.1.99 0100.5e01.0101 ARPA ist die virtuelle IP-Adresse der NLB-Cluster-Server. Das statische ARP muss sich an allen L3-Schnittstellen im VLAN befinden.

4948-1#show running-config
Building configuration...
!
hostname 4948-1
!
boot system bootflash:cat4500-entservices-mz.150-2.SG7
!
interface GigabitEthernet1/1
switchport access vlan 200
!
interface TenGigabitEthernet1/49
switchport trunk encapsulation dot1q
switchport trunk allowed vlan 1,100,200
switchport mode trunk
!
interface TenGigabitEthernet1/50
switchport trunk encapsulation dot1q
switchport trunk allowed vlan 1,100,200
switchport mode trunk
!
end

Anmerkung: Es müssen keine statischen Einträge konfiguriert werden, da IGMP-Snooping dies in diesem Modus dynamisch durchführt. Außerdem ist für diesen Modus keine spezielle Konfiguration auf den Downstream-Layer-2-Switches (L2) erforderlich.

Überprüfung

Nutzen Sie diesen Abschnitt, um zu überprüfen, ob Ihre Konfiguration ordnungsgemäß funktioniert.

Anmerkung: Das Output Interpreter-Tool (OIT) (nur registrierte Kunden) unterstützt bestimmte show-Befehle. Verwenden Sie das OIT, um eine Analyse der show-Befehlsausgabe anzuzeigen.

Überprüfung des Multicast-Modus 

Geben Sie den Befehl show ip arp ein, um den ARP-Cache anzuzeigen:

6500-1#sh ip arp
Protocol Address Age (min) Hardware Addr Type Interface
Internet 10.100.1.99 - 0300.5e01.0101 ARPA

Geben Sie den Befehl show mac address-table static ein, um einen bestimmten statischen und dynamischen Eintrag einer MAC-Adresstabelle oder die statischen und dynamischen Einträge der MAC-Adresstabelle auf einer bestimmten Schnittstelle oder einem VLAN anzuzeigen:

6500-1#show mac address-table static add 0300.5e01.0101

vlan mac address     type   learn age     ports
----+---------------+-------+-----+------+-----------------
200  0300.5e01.0101  static  No     -     Te1/4 Te1/5 Te5/5

4948-1#show mac address-table static add 0300.5e01.0101

Multicast Entries
vlan   mac address     type    ports
------+---------------+-------+--------------------
200    0300.5e01.0101  static  Gi1/1,Te1/49,Te1/50

IGMP-Modusüberprüfung

Geben Sie den Befehl show ip arp ein, um den ARP-Cache anzuzeigen:

6500-1#show ip arp

Protocol Address Age (min) Hardware Addr Type Interface
Internet 10.100.1.99 - 0100.5e01.0101 ARPA

Geben Sie den Befehl show ip igmp snooping mrouterin ein, um den Mrouter-Port anzuzeigen, der durch die Abfragen vom Upstream-Snooping-Abfrager programmiert wurde:

4948-1#show ip igmp snooping mrouter

Vlan ports
---- -----
200 Te1/49(dynamic)

Geben Sie show mac address-table multicast igmp-snooping ein, um die dynamisch hinzugefügte MAC-Adresse anzuzeigen, die vom IGMP-Snooping und den Mitglieds-Ports empfangen wird:

4948-1#show mac address-table multicast igmp-snooping

Multicast Entries
vlan   mac address    type    ports
------+---------------+------+-------------
200    0100.5e01.0101  igmp   Gi1/1,Te1/49

Geben Sie die show ip igmp snooping-Gruppen ein, um die Portliste der Cluster-Mitglieder anzuzeigen, die der Multicast-Gruppe beigetreten sind:

4948-1#show ip igmp snooping groups

Vlan    Group       Version     Port List
-----------------------------------------
200     239.1.1.1    v2           Gi1/1

Fehlerbehebung

Für diese Konfiguration sind derzeit keine spezifischen Informationen zur Fehlerbehebung verfügbar.