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Les éléments fondamentaux des NIC Teaming de Windows et NIC Bonding de Linux

Worton

Traducteur David
31 décembre 2019

NIC Teaming ou NIC Bonding, selon le fournisseur (Windows ou Linux) est aussi appelé association de cartes réseaux. Ils combinent plusieurs interfaces réseau physiques en un seul interface réseau virtuel qui présente une seule adresse MAC visible de l'extérieur. Leur but final est le même, une meilleure performance et une meilleure redondance. Ce guide présente respectivement le NIC Teaming de Windows et NIC Bonding de Linux, deux méthodes ayant des capacités de répartition de charge et de tolérance aux pannes.

Se familiariser avec le NIC Teaming sur Windows OS

Qu‘est ce que le NIC Teaming de Windows

Le NIC Teaming, également connu sous le nom de Load Balancing/Failover (LBFO) dans le monde Microsoft, est un mécanisme qui permet de lier plusieurs cartes réseau physiques dans le même hôte/serveur physique et de les placer dans une "équipe" sous la forme d'une seule NIC logique. Les adaptateurs réseau connectés, représentés par un ou plusieurs adaptateurs virtuels (également appelés NIC d'équipe, "tNIC" ou interfaces d'équipe) au système d'exploitation Windows, partagent la même adresse IP.

Modalités du NIC Teaming de Windows ?

Une variété de cartes réseau sont disponibles sur le marché. Le NIC d'Intel est le plus courant parmi les choix traditionnels. L'association de cartes réseau Intel peut être classée en plusieurs modes d'association :

Tolérance aux pannes d‘adaptateur(AFT) fournit une redondance automatique pour la connexion réseau d'un serveur. L'adaptateur de secours prend le relais en cas de défaillance de l'adaptateur principal.

Conditions et limites : fonctionne avec n'importe quel commutateur ; tous les éléments de l'équipe doivent être connectés au même sous-réseau. 2 à 8 adaptateurs réseau par équipe.

La tolérance aux pannes de commutateur (SFT) assure le basculement entre deux cartes d'adaptateur réseau lorsque chaque adaptateur est connecté à un commutateur distinct.

Conditions et limites : fonctionne avec des commutateurs séparés ; tous les éléments de l'équipe doivent être connectés au même sous-réseau. Le protocole STP (Spanning Tree Protocol) doit être activé lors de la création d'une équipe SFT. 2 adaptateurs réseau par équipe.

La répartition de charge adaptatif (ALB) assure la répartition de charge et la tolérance aux pannes des adaptateurs. La répartition de charge de réception (RLB) peut être activé et désactivé dans les équipes ALB, qui est activé par défaut.

Conditions et limites : fonctionne avec tous les commutateurs.

La répartition de charge de machines virtuelles (VMLB) assure la répartition de charge du trafic de transmission et de réception entre les VM (machines virtuelles) liées à l'interface de l'équipe, et la tolérance aux pannes en cas de défaillance du port de commutation, du câble ou de la carte réseau également.

Conditions et limites : fonctionne avec tous les commutateurs.

Fast EtherChannel/Link Aggregation (FEC) offre une tolérance aux pannes de l'adaptateur de répartition de charge (uniquement avec les protocoles routés) et contribue à augmenter le débit de transmission et de réception.

Conditions et limites : nécessite un commutateur avec agrégation de liens de capacité FEC. 2 à 8 adaptateurs réseau par équipe.

Gigabit EtherChannel/Link Aggregation (GEC) est une extension gigabit de FEC/Link Aggregation/802.3ad.

Conditions et limites : tous les éléments de l'équipe doivent fonctionner à des vitesses gigabit.

Static Link Aggregation (SLA) a remplacé les deux prédécesseurs FEC et GEC.

Conditions et limites : les adaptateurs de réseau en mode statique doivent tous fonctionner à la même vitesse et se connecter à un commutateur ayant une capacité d'agrégation de liens statiques. La vitesse de l'équipe dépendra du dénominateur commun le plus bas si la vitesse des cartes réseau varie. 2 à 8 adaptateurs réseau par équipe.

Dynamic Link Aggregation (IEEE 802.3ad) établit une ou plusieurs équipes en utilisant l'agrégation dynamique de liens avec des adaptateurs de réseau à vitesse mixte, ce qui assure une tolérance aux pannes et contribue à augmenter le débit de transmission et de réception.

Conditions et limites : requiert un commutateur qui supporte pleinement la norme IEEE 802.3ad.

Multi-vendor Teaming (MVT) permet aux adaptateurs de réseau de différents fournisseurs de travailler en équipe.

Se familiariser avec le NIC Bonding sur Linux OS

Qu‘est ce que le NIC Bonding de Linux

Dans le système d'exploitation Linux, la liaison NIC fait référence à un processus d'agrégation de plusieurs interfaces réseau en une seule interface logique "liée". Cela signifie que deux ou plusieurs cartes réseau sont combinées et connectées, fonctionnant comme une seule. Notez que l'une des conditions préalables pour configurer une liaison est d'avoir un commutateur réseau qui supporte EtherChannel (ce qui est le cas pour la plupart des commutateurs).

Modalités du NIC Bonding de Linux ?

Le comportement des NIC en liaison dépend du type de mode de liaison adopté. En général, les modes peuvent fournir des services de tolérance aux pannes et/ou d'équilibrage de charge. Le tableau ci-dessous présente en détail les sept modes.

Mode Méthode Tolérance
de panne
Répartition
de charge
Caractéristiques et descriptions
mode=0
(balance-rr)
Round-robin Y Y Le mode par défaut.
En mode round-robin, les paquets sont transmis/reçus séquentiellement depuis la première requête disponible jusqu'à la dernière.
mode=1
(active-backup)
Active-backup Y N SEULEMENT une requête active tandis que l‘autre est inactive. Cette NIC de secours agira en cas de défaillance de la NIC active. Pour autant qu'il y ait des interfaces N*, le taux d'utilisation des ressources sera de 1/N.
mode=2
(balance-xor)
XOR (Exclusive OR) Y Y Transmissions basées sur la formule XOR. Une fois la connexion entre la carte réseau et le dispositif correspondant établie, la même carte réseau sera utilisée pour émettre/récevoir pour le MAC de destination afin de garantir que l'adresse MAC reste la même
mode=3
(broadcast)
Broadcast Y N Tous les paquets sont envoyés sur toutes les interfaces au dépens de l'utilisation des ressources.
Généralement utilisé à des fins spécifiques, comme l'industrie financière qui a besoin d'un réseau ultra fiable.
mode=4
(802.3ad)
IEEE 802.3ad Dynamic Link Aggregation Y Y Créer des groupes d'agrégation qui partagent les mêmes paramètres de vitesse et duplex.
Requiert un commutateur qui prend en charge l'agrégation de liens dynamiques IEEE 802.3ad.
mode=5
(balance-tlb)
Adaptive Transmit Load Balancing (TLB) Y Y Le trafic sortant est distribué en fonction de la charge actuelle sur chaque interface et le trafic entrant est reçu par la requête actuelle.
Ne nécessite aucun support de commutation particulier.
mode=6
(balance-alb)
Adaptive Load Balancing (ALB) Y Y Ajoute la fonction de répartition de la charge de réception par rapport au mode précédent mode=5. Et la répartition de la charge de réception est effectué par la négociation de l'ARP (Address Resolution Protocol).
Ne nécessite aucun support de commutation particulier.
REMARQUE :
1.Une interface de liaison ne peut spécifier qu'un seul mode.
2.mode=0, mode=2, et mode=3 nécessite théoriquement une agrégation statique.
3.mode=4 nécessite la prise en charge de 802.3ad
4.mode=1, mode=5, et mode=6 ne nécessitent aucune configuration sur le commutateur.
5.Le choix du mode dépend de la topologie du réseau, des exigences relatives aux comportements de liaison et des caractéristiques des dispositifs.
Normalement, les modes suivants sont utilisés pour les topologies à commutateur unique : mode=0 (balance-rr) ; mode=2 (balance-xor) ; mode=4 (802.3ad) ; mode=5 (balance-tlb) ; mode=6 (balance-alb). Et les deux modes restant-mode=1 (sauvegarde active) & mode=3 (diffusion) sont appliqués pour la topologie de commutateurs multiples.

Foire aux Questions

Est-ce que l'association ou la liaison de NIC (NIC Teaming/Bonding)améliorera la largeur de bande de la connexion entre le serveur et le commutateur ?

Beaucoup peuvent croire que "l'agrégation de liens" augmentera la largeur de bande. Par exemple, trois NIC fonctionnent à 1Gbps chacune, et l'équipe NIC a une vitesse répertoriée de 3Gbps. Est-ce que cela indique que la vitesse a triplé? Non! Il est largement reconnu que les réseaux Ethernet 1Gbps et 10Gbps sont couramment utilisés. Il n'y a pas de norme définie pour le 3Gbps. Comment pouvons-nous donc réaliser une liaison à 3 Gbps? La vérité est qu‘il n‘y n'a pas vraiment de liaison 3Gbps. Au lieu de cela, nous avons trois liaisons distinctes de 1Gbps.

Plus important encore, il est conseillé de penser à l'agrégation de liens en termes de résilience des liens du réseau plutôt qu'en termes de débit total disponible. Par exemple, lors du transfert d'un fichier d'un PC à un autre sur un lien agrégé de 2Gbps, le taux de transfert total maximum ne peut atteindre que 1Gbps. Toutefois, les avantages de la bande passante agrégée se manifesteront lors du transfert de deux fichiers. Cela signifie que l'agrégation des liens augmente le nombre de "voies" au lieu de la limite de vitesse.

Qu'est-ce que le NIC teaming/NIC bonding apportera aux utilisateurs ?

La réponse est la répartition des charges et la tolérance aux pannes.

Répartition de la charge - Le trafic sortant est automatiquement équilibré en fonction de l'adresse de destination entre les NIC physiques disponibles. Le trafic entrant est contrôlé par le commutateur qui achemine le trafic vers le serveur, tandis que l'hôte/serveur n'a pas la capacité de contrôler le trafic NIC physique.

Tolérance de panne - Si l'une des cartes réseau physiques est endommagée ou si son câble est débranché, l'hôte/serveur détectera la condition de panne et déplacera automatiquement le trafic vers une autre carte réseau dans la liaison, ce qui élimine la situation de panne de l'ensemble de la connexion réseau par un seul point de défaillance.

Load balancing & fault tolerance.jpg

Figure 1 : Répartition des charges et tolérance aux pannes

En exploitant les avantages de la répartition de charge et de la tolérance aux pannes, les éléments de l'équipe NIC collaboreront pour optimiser la bande passante et prévenir la perte de connectivité en cas de panne de la/des carte(s) réseau.

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