NIC-Teaming konfigurieren ab Windows Server 2012 R2

Microsoft führte die Bündelung von mehreren Netzwerkadaptern als neues Feature von Windows Server 2012 ein, im Release 2 erhielt es eine zusätzliche Option für das Load Balancing. Die Konfiguration von NIC-Teaming umfasst neben den Einstellungen für die Lastverteilung auch die Auswahl zwischen Switch-abhängigen und Switch-unabhängigen Verfahren sowie zwischen einem Active/Active- und Active/Passive-Modus.

Die Zusammenfassung von NICs zu einem Verbund ist auch in der Windows-Welt kein grundsätzlich neues Konzept, jedoch mussten in der Vergangenheit dafür separate Produkte von (Hardware-)Herstellern genutzt werden. Seit Server 2012 bietet das Betriebssystem nun selbst die Möglichkeit, Lastenausgleich und Failover zwischen maximal 32 Netzwerkadaptern zu konfigurieren (innerhalb einer VM liegt das Limit bei 2 vNICs).

Hyper-V profitiert von NIC-Teaming

Mit dem NIC-Teaming als integriertes Feature von Windows Server reagierte Microsoft auf die veränderten Anforderungen durch die Server-Virtualisierung. Läuft eine größere Zahl von Workloads auf einer Maschine, dann führt dies in der Regel zu deutlich höheren I/O-Aktivitäten. Die Aggregierung der Bandreite von mehreren NICs kann verhindern, dass die Netzwerkanbindung zum Performance-Engpass wird.

Neben einem höheren Datendurchsatz geht es beim NIC-Teaming zusätzlich darum, einen Single Point of Failure zu vermeiden, der im Fall von Hyper-V-Hosts gleich eine ganze Reihe von Anwendungen betreffen würde.

NIC-Teaming aktivieren

NIC-Teaming steht in allen Editionen von Windows Server 2012 (R2) zur Verfügung. Bevorzugt konfiguriert man es über den Server-Manager, was etwa im Fall von Server Core dank RSAT auch von einer Workstation aus möglich ist. Alternativ lassen sich alle Einstellungen über PowerShell verwalten.

Beim NIC-Teaming handelt sich um keine Rolle und um kein Feature, das eigens installiert werden muss. Vielmehr reicht es, wenn man diese Funktion im Server Manager unter den Eigenschaften von Lokaler Server aktiviert.

Der Link neben NIC-Teamvorgang hat standardmäßig den Wert Deaktiviert. Klickt man darauf, dann öffnet sich ein Dialog, der im Fenster rechts unten alle Ethernet-Adapter anzeigt, die sich in ein Team aufnehmen lassen. Nach der Auswahl der gewünschten NICs führt man aus dem Menü Aufgaben den Befehl Zum neuen Team hinzufügen aus.

Daraufhin öffnet sich ein weiterer Dialog, in dem man einen Namen für das neue NIC-Team vergibt. Schließt man den Vorgang nun mit OK ab, dann konfiguriert Windows Server den NIC-Verbund mit den Standardwerten für den Modus, den Lastenausgleich und für Standby. Unter Windows Server 2012 R2 sind das Switchunabhängig, Dynamisch und Active/Active.

Möchte man nicht mit diesen Vorgaben arbeiten, dann klappt man die Sektion Weitere Eigenschaften auf, wo man für die 3 genannten Einstellungen zwischen mehreren Optionen wählen kann.

Teammodus

Unter diesem Punkt bietet Windows Server 3 Optionen an, von denen Statischer Teamvorgang sowie LACP zwei Varianten des Switch-abhängigen Modus sind. Beide verlangen, dass sämtliche Mitglieder eines Teams an den gleichen Switch angeschlossen sind. Diese Switch-abhängigen Modi benötigen eine geeignete Netzwerk-Hardware und sind in der Lage, die kombinierte Bandbreite aller Team-Mitglieder sowohl für ein- als auch ausgehenden Traffic auszuschöpfen.

• Statischer Teamvorgang: Dieser Modus erfordert die manuelle Konfiguration auf der Seite des Switches und des Servers, um die einzelnen Mitglieder des Teams zu identifizieren.
• Link Aggregation Control Protocol (LACP bzw. IEEE 802.1ax): Im Vergleich zur statischen Variante bietet LACP eine Protokoll-Unterstützung für die dynamische Identifizierung von Team-Mitgliedern. Sie erlaubt das automatische Erstellen von Teams und im günstigsten Fall das dynamische Hinzufügen und Entfernen von NICs aus dem Verbund.

Zu diesen beiden Modi kommt als Alternative Switchunbahängig, bei dem die beteiligten NICs auch mit verschiedenen Switches verbunden sein dürfen. Nur in diesem Modus besteht die Möglichkeit, zwischen einer Active/Passive- und einer Active/Active-Konfiguration zu wählen. Im ersten Fall dient ein Mitglied des Teams als Reserve und springt nur bei Ausfall eines anderen Adapters ein. Dagegen bietet Active/Active die volle Bandbreite aller aggregierten NICs, ohne dass man deswegen auf die Ausfallsicherheit verzichten müsste.

Lastenausgleich

Die zweite wesentliche Einstellung betrifft die Art und Weise, wie der Traffic über die Mitglieder eines Teams verteilt wird. Diese Frage stellt sich praktisch bei allen Konstellationen, ausgenommen bei einer Active/Standby-Konfiguration mit 2 Adaptern.

• Adresshash: Dieses Verfahren errechnet einen Hash für Pakete auf Basis von Quell- und Ziel-IP sowie TCP-Ports. Alle Packets mit dem demselben Hashwert gehen über den gleichen Adapter.
• Hyper-V-Port: Diese Variante ist dem Namen entsprechend für virtualisierte Server vorgesehen. Dabei wird der Verkehr auf Basis der MAC-Adressen von VMs geteilt bzw. anhand der Ports am Hyper-V-Switch, an die sie angeschlossen sind. Diese Form des Lastenausgleichs beschränkt somit jede VM auf einen physikalischen Netzwerkadapter, so dass sie nicht von der kompletten aggregierten Bandbreite profitieren kann. Bei einer großen Zahl von VMs pro Host lässt sich auf diese Weise trotzdem ein ausgewogenes Load-Balancing erreichen, wogegen nur wenige virtuelle Maschinen die zur Verfügung stehenden Ressourcen nicht vollständig ausschöpfen können.
• Dynamisch: Diese mit Windows Server 2012 R2 eingeführte Option kombiniert die beiden oben erwähnten Verfahren, indem ausgehender Traffic nach der Adresshash-Methode über die NICs verteilt wird. Dabei ist der dynamische Ansatz in der Lage, ausgehende Daten in Echtzeit zwischen den Adaptern verteilt. Eingehende Ströme werden nach dem Muster von Hyper-V-Port zwischen den Team-Mitgliedern ausbalanciert. Die dynamische Methode bietet im Allgemeinen die beste Performance, wenn man den Switch-unabhängigen Modus gewählt hat.

NIC-Teaming in virtuellen Maschinen

Windows Server 2012 R2 erlaubt nicht nur den Zusammenschluss von physikalischen Ethernet-Adaptern zu einem Verbund, sondern unterstützt dieses Feature auch bei virtuellen (synthetischen) NICs innerhalb von VMs. Allerdings ist ein Team dort auf maximal 2 vNICs beschränkt, die mit externen Hyper-V-Switches verbunden sein müssen. Microsoft empfiehlt hier eine Kombination aus Switch-unabhängigem Modus und einem Lastenausgleich über Adresshash.

Mittels NIC-Teaming kann eine VM über die virtuellen Adapter mit mehr als einem Hyper-V-Switch verbunden sein, so dass sich auf diese Weise bei Verwendung von Single Root I/O Virtualization (SR-IOV) die Ausfallsicherheit erhöhen lässt. Physikalische NICs mit Support für SR-IOV kann man nämlich nicht zu Teams kombinieren, aber wenn jede von ihnen mit einem eigenen Hyper-V-Switch verbunden ist, dann bieten vNIC-Teams innerhalb der VM eine Failover-Alternative.

Die Konfiguration von NIC-Teaming im Gastbetriebssystem erfolgt mit den gleichen Mitteln wie bei einer physikalischen Installation, also mit Hilfe des Server Manager oder mittels PowerShell. Zusätzlich muss jedoch dieses Feature im Hyper-V Manager für jede VM freigeschaltet werden. Die entsprechende Option findet sich in den Einstellungen einer VM unter Netzwerkkarte => Erweiterte Features.