Balanceamento de carga de alta disponibilidade para dispositivos VCF

Neste documento, explicamos como os balanceadores de carga internos regionais e os grupos de endpoints de rede (NEGs) zonais na solução VMware no Google Cloud fornecem alta disponibilidade de camada 2, mobilidade de máquina virtual (vMotion) e failover automatizado para dispositivos de gerenciamento do VMware Cloud Foundation (VCF) implantados na base da nuvem privada virtual (VPC), conforme mostrado no diagrama a seguir (clique para ampliar):

Balanceador de carga interno e serviço de back-end regional com GARP_RA direcionando o tráfego por um NEG zonal durante o vMotion. Balanceador de carga interno e serviço de back-end regional com GARP_RA direcionando o tráfego por um NEG zonal durante o vMotion.

Por que os dispositivos de base exigem um balanceador de carga

Em data centers locais, as máquinas virtuais de gerenciamento, como o vCenter Server, o SDDC Manager e os nós do NSX Manager em cluster, dependem de domínios de transmissão físicos da camada 2. Quando um dispositivo faz failover ou migra entre hosts ESXi usando o vMotion, ele transmite um pacote ARP não solicitado (GARP) para atualizar as tabelas de endereços MAC dos switches físicos de topo de rack (ToR) para que o endereço IP dele flutue entre os servidores físicos.

Uma rede VPC do Google Cloud é uma rede definida por software (SDN, na sigla em inglês) de camada 3 roteada com os seguintes comportamentos:

  • Cada endereço IP é vinculado de maneira programática a uma interface de rede virtual (vNIC, na sigla em inglês) específica do Compute Engine na tabela de encaminhamento da SDN.
  • O plano de roteamento da VPC não depende do aprendizado de MAC do switch físico para rotear o tráfego da camada 3 para endereços IP flutuantes.
  • Se uma VM de gerenciamento de subjacência for movida para um host ESXi bare metal diferente, a tabela de roteamento da VPC vai exigir um mecanismo explícito para direcionar o tráfego do endereço IP desse dispositivo para a nova interface do host.

Para oferecer suporte à mobilidade de IP sem atualizações manuais de rota ou reendereçamento de VM, a solução VMware provisiona um balanceador de carga de rede de passagem interna regional configurado com o Fast IP Move (GARP_RA) para cada dispositivo de gerenciamento de subjacência flutuante.

Componentes de arquitetura de alta disponibilidade

Cada dispositivo de rede na solução do VMware usa uma arquitetura de balanceamento de cargaGoogle Cloud de três camadas para oferecer suporte à alta disponibilidade e à mobilidade do vMotion:

Grupos de endpoints de rede (NEGs) zonais

  • Tipo de construção: NEGs zonais do tipo GCE_VM_IP_DEDICATED_BACKEND configurados na sub-rede VPC de destino.
  • Função: um NEG dedicado em cada zona agrupa as interfaces de rede principais ou dinâmicas de todas as instâncias bare metal do ESXi que pertencem ao domínio de mobilidade do vMotion do cluster.
  • Reutilização: todos os balanceadores de carga de appliance de sobreposição no mesmo cluster e sub-rede compartilham um único conjunto de NEGs zonais.

Serviço de back-end regional com migração rápida de IP

  • Tipo de construção: serviço de back-end regional (loadBalancingScheme: INTERNAL, protocol: UNSPECIFIED) que faz referência aos NEGs zonais do cluster.
  • Política de failover (haPolicy): configurada com fastIPMove: GARP_RA.
  • Função: instrui o plano de dados do Google Cloud Andromeda a monitorar a sub-rede com transmissão ativada para frames de GARP e anúncio do roteador (RA, na sigla em inglês) emitidos pela VM do dispositivo de gerenciamento e atualizar dinamicamente o host de back-end ativo.

Balanceador de carga de rede de passagem interno regional

  • Tipo de construção: regra de encaminhamento interno regional configurada com o endereço IP virtual (VIP) reservado do dispositivo.
  • Função: serve como o endpoint de IP permanente para o dispositivo de gerenciamento ou o VIP do cluster. Administradores, cargas de trabalho e outros componentes do VCF se conectam a esse endereço VIP.

Alta disponibilidade de base com NEGs dedicados

Quando várias interfaces de rede (como a interface nic0 principal e as NICs dinâmicas com tag de VLAN) se conectam à mesma rede VPC, os NEGs GCE_VM_IP padrão não podem segmentar subinterfaces arbitrárias. Em vez disso, a solução da VMware usa NEGs GCE_VM_IP_DEDICATED_BACKEND, que funcionam da seguinte maneira:

  • Segmentação automática de interface: anexa automaticamente a vNIC principal específica ou a NIC dinâmica que corresponde à sub-rede do NEG.
  • NEG único por zona: um serviço de back-end regional configurado com NEGs GCE_VM_IP_DEDICATED_BACKEND pode conter apenas um NEG por zona.
  • Requisito da política de alta disponibilidade interna: os NEGs GCE_VM_IP_DEDICATED_BACKEND são compatíveis apenas com serviços de back-end regionais configurados para balanceadores de carga de rede de passagem interna (loadBalancingScheme: INTERNAL) que usam haPolicy.

Restrições da política de alta disponibilidade em sub-redes de transmissão

Ao implantar serviços de back-end haPolicy em sub-redes com transmissão ARP e aprendizado de MAC ativados, as seguintes regras se aplicam:

  • Esquema de balanceamento de carga: somente balanceadores de carga de rede de passagem interna (INTERNAL) são compatíveis.
  • Alinhamento de sub-rede: todos os NEGs de back-end em todas as zonas de um determinado serviço de back-end precisam pertencer à mesma sub-rede VPC.
  • Mapeamento de regras de encaminhamento: um serviço de back-end configurado com NEGs de transmissão só pode ser referenciado por uma regra de encaminhamento.
  • Tipo de sub-rede de back-end imutável: é preciso anexar back-ends em uma sub-rede de transmissão ARP ao criar o serviço de back-end. Não é possível substituí-los por back-ends em sub-redes que não são de transmissão posteriormente.

Impedir a reivindicação cruzada de políticas de alta disponibilidade

Em uma sub-rede com transmissão ARP ativada, uma interface de host que pertence a um serviço de back-end de política de alta disponibilidade pode assumir temporariamente a liderança de uma política de alta disponibilidade não relacionada se transmitir um frame GARP para o VIP da regra de encaminhamento dessa política.

Para evitar reivindicações cruzadas não intencionais, inclua exatamente o mesmo conjunto de back-ends de host ESXi (todos os hosts no NEG zonal do cluster) em todos os serviços de back-end de política de alta disponibilidade que operam nessa sub-rede.

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