איזון עומסים בזמינות גבוהה למכשירי VCF

במאמר הזה מוסבר איך מאזני עומסים פנימיים אזוריים וקבוצות של נקודות קצה ברשת (NEG) לפי אזור בפתרון VMware ב- Google Cloud מספקים זמינות גבוהה בשכבה 2, ניידות של מכונות וירטואליות (vMotion) ויתירות כשל אוטומטית למכשירי ניהול של VMware Cloud Foundation‏ (VCF) שנפרסו בשכבת הבסיס של הענן הווירטואלי הפרטי (VPC), כמו שמוצג בתרשים הבא (אפשר ללחוץ כדי להגדיל):

מאזן עומסים פנימי ושירות אזורי לקצה העורפי עם GARP_RA שמנתב תנועה דרך NEG אזורי במהלך vMotion. מאזן עומסים פנימי ושירות לקצה העורפי אזורי עם GARP_RA שמנתב תנועה דרך NEG אזורי במהלך vMotion.

למה מכשירי תשתית צריכים מאזן עומסים

במרכזי נתונים מקומיים, מכונות וירטואליות לניהול – כמו vCenter Server,‏ SDDC Manager וצומתי NSX Manager באשכול – מסתמכות על מתחמי שידור פיזיים בשכבה 2. כשהמכשיר עובר למצב של מעבר לגיבוי בעת כשל או עובר בין מארחי ESXi באמצעות vMotion, המכשיר משדר חבילת Gratuitous ARP ‏ (GARP) כדי לעדכן את טבלאות כתובות ה-MAC של מתגי top-of-rack ‏ (ToR) פיזיים, כך שכתובת ה-IP שלו תעבור בין שרתים פיזיים.

רשת VPC ב- Google Cloud היא רשת מוגדרת-תוכנה (SDN) מנותבת בשכבה 3, עם המאפיינים הבאים:

  • כל כתובת IP מקושרת באופן פרוגרמטי לממשק רשת וירטואלית (vNIC) ספציפי של Compute Engine בטבלת ההעברה של SDN.
  • מישור הניתוב של VPC לא מסתמך על למידת MAC של מתג פיזי כדי לנתב תעבורת נתונים בשכבה 3 לכתובות IP צפות.
  • אם מכונה וירטואלית לניהול תשתית עוברת למארח ESXi אחר ללא מערכת הפעלה, טבלת הניתוב של ה-VPC דורשת מנגנון מפורש כדי לנתב את התנועה של כתובת ה-IP של המכשיר הזה לממשק המארח החדש.

כדי לתמוך בניידות של כתובות IP בלי עדכונים ידניים של נתיבים או הקצאה מחדש של כתובות למכונות וירטואליות, פתרון VMware מקצה מאזן עומסי רשת פנימי אזורי מסוג Pass-Through שמוגדר עם Fast IP Move (GARP_RA) לכל מכשיר ניהול צף של שכבת התשתית.

רכיבי ארכיטקטורה של זמינות גבוהה

כל מכשיר רשת בפתרון VMware משתמש בארכיטקטורת איזון עומסים תלת-שכבתית, כדי לתמוך בזמינות גבוהה ובניידות של vMotion:Google Cloud

קבוצות של נקודות קצה ברשת (NEG) לפי אזור

  • סוג המבנה: קבוצות NEG אזוריות מסוג GCE_VM_IP_DEDICATED_BACKEND שמוגדרות ברשת המשנה של ה-VPC המטורגט.
  • פונקציה: קבוצת נקודות קצה ייעודית לרשת בכל אזור מקבצת את ממשקי הרשת הראשיים או הדינמיים של כל מכונות ה-ESXi ללא מערכת הפעלה ששייכות לדומיין הניידות של vMotion באשכול.
  • שימוש חוזר: כל מאזני העומסים של מכשירי התשתית באותו אשכול ובאותה רשת משנה חולקים קבוצה אחת של קבוצות NEG אזוריות.

שירות לקצה העורפי האזורי עם Fast IP Move

  • סוג המבנה: שירות לקצה העורפי ברמה האזורית (loadBalancingScheme: INTERNAL, protocol: UNSPECIFIED) שמפנה לקבוצות ה-NEG ברמת האזור של האשכול.
  • מדיניות יתירות כשל (haPolicy): מוגדרת עם fastIPMove: GARP_RA.
  • פונקציה: מורה למישור הנתונים של Google Cloud Andromeda לעקוב אחרי רשת המשנה שבה מופעל השידור, כדי לאתר מסגרות של GARP ושל Router Advertisement (RA)‎ שנשלחות מהמכונה הווירטואלית של מכשיר הניהול, ולעדכן באופן דינמי את המארח הפעיל של ה-backend.

מאזן עומסי רשת אזורי פנימי להעברת סיגנל ללא שינוי

  • סוג המבנה: כלל העברה פנימי אזורי שמוגדר עם כתובת ה-IP הווירטואלית (VIP) השמורה של המכשיר.
  • פונקציה: משמשת כנקודת קצה קבועה של כתובת IP לניהול המכשיר או ה-VIP של האשכול. מנהלי מערכת, עומסי עבודה ורכיבי VCF אחרים מתחברים לכתובת ה-VIP הזו.

זמינות גבוהה של שכבת התשתית עם קבוצות NEG ייעודיות

כשכמה ממשקי רשת (כמו הממשק הראשי nic0 וכרטיסי NIC דינמיים עם תיוג של VLAN) מתחברים לאותה רשת VPC, קבוצות NEG רגילות של GCE_VM_IP לא יכולות לטרגט ממשקי משנה שרירותיים. במקום זאת, בפתרון של VMware משתמשים בקבוצות NEG מסוג GCE_VM_IP_DEDICATED_BACKEND, שפועלות באופן הבא:

  • טירגוט אוטומטי של ממשקים: המערכת מצרפת באופן אוטומטי את ה-vNIC הראשי או ה-NIC הדינמי הספציפי שתואם לרשת המשנה של ה-NEG.
  • קבוצת NEG אחת לכל אזור: שירות אזורי לקצה העורפי שמוגדר עם קבוצות NEG מסוג GCE_VM_IP_DEDICATED_BACKEND יכול להכיל רק קבוצת NEG אחת לכל אזור.
  • דרישת מדיניות HA פנימית: קבוצות NEG מסוג GCE_VM_IP_DEDICATED_BACKEND נתמכות רק עם שירותים אזוריים לקצה העורפי שמוגדרים למאזני עומסי רשת פנימיים להעברת סיגנל ללא שינוי (loadBalancingScheme: INTERNAL) שמשתמשים ב-haPolicy.

הגבלות מדיניות של זמינות גבוהה על רשתות משנה של שידור

כשפורסים שירותים לקצה העורפי של haPolicy ברשתות משנה שבהן מופעלים שידור ARP ולמידת MAC, חלים הכללים הבאים:

  • סכימת איזון עומסים: יש תמיכה רק במאזני עומסי רשת פנימיים להעברת סיגנל ללא שינוי (INTERNAL).
  • התאמה של תת-הרשת: כל קבוצות ה-NEG לקצה העורפי בכל האזורים של שירות נתון לקצה העורפי צריכות להיות שייכות לאותה תת-רשת של VPC.
  • מיפוי כללי העברה: שירות לקצה העורפי שמוגדר עם קבוצות NEG לשידור יכול להיות מקושר רק לכלל העברה אחד.
  • סוג רשת משנה לקצה העורפי שלא ניתן לשינוי: כשיוצרים את השירות לקצה העורפי, צריך לצרף קצוות עורפיים ברשת משנה לשידור ARP. אי אפשר להחליף אותם מאוחר יותר בקצוות עורפיים ברשתות משנה שלא מיועדות לשידור.

מניעת תביעות בעלות צולבות על מדיניות HA

ברשת משנה שמופעל בה שידור ARP, ממשק מארח ששייך לשירות קצה עורפי אחד של מדיניות HA יכול לקבל זמנית את ההובלה של מדיניות HA לא קשורה, אם הוא משדר מסגרת GARP לכתובת ה-VIP של כלל ההעברה של אותה מדיניות.

כדי למנוע תביעות בעלות צולבות לא מכוונות, צריך לכלול את אותה קבוצה של קצוות עורפיים של מארחי ESXi (כל המארחים ב-NEG האזורי של האשכול) בכל שירותי הקצה העורפי של מדיניות הזמינות הגבוהה שפועלים באותה רשת משנה.

המאמרים הבאים