Introducción al equilibrio de carga de red

La característica de equilibrio de carga de red (NLB) de Windows Server 2008 R2 aumenta la disponibilidad y escalabilidad de las aplicaciones de servidor de Internet, como las que se usan en servidores web, servidores FTP, firewalls, servidores proxy, servidores de redes privadas virtuales (VPN) y otros servidores con una importancia decisiva. Un solo equipo que ejecute Windows Server 2008 R2 proporciona un nivel limitado de confiabilidad y rendimiento escalable del servidor. Sin embargo, mediante la combinación de recursos pertenecientes a dos o más equipos que ejecuten uno de los productos en Windows Server 2008 R2 en un solo clúster virtual, NLB puede ofrecer la confiabilidad y el rendimiento necesarios para los servidores web y otros servidores con una importancia decisiva.

Clúster de equilibrio de carga de red con cuatro hosts

El diagrama anterior muestra dos clústeres de equilibrio de carga de red conectados. El primer clúster está formado por dos hosts y el segundo, por cuatro. Se trata de un ejemplo de cómo puede usar NLB.

Cada host ejecuta una copia independiente de las aplicaciones de servidor deseadas (tales como aplicaciones para servidores web, FTP y Telnet). NLB distribuye las solicitudes de clientes entrantes por los hosts que forman el clúster. La carga que administra cada host puede configurarse según sea necesario. También puede agregar hosts de manera dinámica al clúster para administrar los aumentos de carga. Además, NLB puede dirigir todo el tráfico a un solo puerto especificado, que se denomina host predeterminado.

NLB permite a todos los equipos del clúster ser controlados por el mismo conjunto de direcciones IP del clúster y mantiene un conjunto de direcciones IP dedicadas únicas para cada host. En el caso de aplicaciones con equilibrio de carga, cuando se produce un error en un host o éste se desconecta, la carga se redistribuye automáticamente entre los equipos que siguen operativos. Cuando se produce un error en un equipo o se desconecta de manera inesperada, se pierden las conexiones activas con el servidor en el que se ha producido un error o se ha desconectado. Sin embargo, si desactiva un host de forma intencionada, puede usar el comando drainstop para dar servicio a todas las conexiones activas antes de dejar el equipo sin conexión. En cualquier caso, cuando esté listo, el equipo sin conexión puede volverse a unir de manera transparente al clúster y volver a recuperar su cuota de carga de trabajo, lo que permite a los otros equipos del clúster administrar menos tráfico.

Los hosts de un clúster NLB intercambian los mensajes de latidos para mantener datos consistentes sobre la pertenencia del clúster. De manera predeterminada, cuando un host no envía satisfactoriamente mensajes de latidos en cinco segundos, significa que en él se ha producido un error. Cuando se produce un error en el host, los demás hosts del clúster convergen y realizan lo siguiente:

Establecen qué hosts siguen siendo miembros activos del clúster.
Eligen el host con la máxima prioridad como nuevo host predeterminado.
Se aseguran de que todas las solicitudes de cliente sean tratadas por los hosts que funcionan correctamente.

Durante una convergencia, los hosts que funcionan correctamente buscan latidos coherentes. Si el host que no envió los latidos correctamente comienza a proporcionar latidos de un modo coherente, vuelve a unirse al clúster durante el transcurso de la convergencia. Cuando un nuevo host intenta unirse al clúster, envía mensajes de latidos que también desencadenan una convergencia. Después de que todos los hosts del clúster se pongan de acuerdo sobre la pertenencia del clúster actual, la carga del cliente se redistribuye a los demás hosts y se completa la convergencia.

La convergencia normalmente sólo tarda unos segundos, por lo que la interrupción del servicio del cliente por parte del clúster es mínima. Durante la convergencia, los hosts que siguen estando activos siguen atendiendo las solicitudes de los clientes sin que ello afecte a las conexiones existentes. La convergencia finaliza cuando todos los hosts ofrecen una opinión consistente sobre la pertenencia del clúster y la asignación de la distribución para varios períodos de latidos.

¿Cuáles son las novedades en NLB?

NLB incluye las siguientes mejoras en Windows Server 2008 R2:

Afinidad extendida. La opción de extensión conserva la afinidad del cliente cuando se cambia la configuración de un clúster de equilibrio de carga de red (NLB). Esta opción también permite al cliente conservar la afinidad para un host de clúster aunque no existan conexiones activas del cliente con el host.
Windows PowerShell para clústeres NLB. Windows PowerShell es un nuevo shell de línea de comandos y lenguaje de scripting. Windows PowerShell acelera la automatización de las tareas de administración del sistema. Puede usar Windows PowerShell para administrar clústeres NLB. Para obtener más información acerca del uso de Windows PowerShell para clústeres NLB, vea https://go.microsoft.com/fwlink/?LinkId=140180 (puede estar en inglés).
Compatibilidad con actualizaciones sucesivas. NLB admite actualizaciones sucesivas de Windows Server 2003 a Windows Server 2008 R2 y de Windows Server 2008 a Windows Server 2008 R2. Para obtener información sobre NLB, incluida información sobre actualizaciones sucesivas, consulte https://go.microsoft.com/fwlink/?LinkId=87253 (en inglés).

Configuración de NLB

NLB se ejecuta como controlador de redes de Windows. Sus operaciones son transparentes para la pila de redes TCP/IP.

Relación entre el NLB y otros componentes

El diagrama anterior muestra la relación existente entre los componentes de NLB y los componentes de otro software en una configuración típica de un host NLB.

Características de equilibrio de carga de red

NLB incluye las siguientes características:

Escalabilidad

La escalabilidad cuantifica en qué grado puede un equipo, servicio o aplicación aumentar su capacidad y cubrir una mayor demanda de rendimiento. Para los clústeres NLB, es la capacidad de agregar gradualmente uno o varios sistemas a un clúster existente cuando la carga global del clúster supera sus posibilidades. Para admitir la escalabilidad, NLB puede hacer lo siguiente:

Equilibrar las solicitudes de carga en el clúster NLB para los servicios TCP/IP individuales.
Ser compatible con hasta 32 equipos en un solo clúster.
Equilibrar varias solicitudes de carga de servidor (desde el mismo cliente o desde varios clientes) en varios hosts del clúster.
Admitir la capacidad de agregar hosts al clúster NLB a medida que aumenta la carga, sin que el clúster se quede sin conexión.
Admitir la capacidad de quitar hosts del clúster cuando la carga disminuye.
Habilitar el alto rendimiento y la sobrecarga baja mediante de una implementación totalmente canalizada. La canalización permite enviar las solicitudes al clúster NLB sin tener que esperar la respuesta a la solicitud enviada anteriormente.

Alta disponibilidad

Un sistema altamente disponible proporciona de un modo confiable un nivel de servicio aceptable y un tiempo de inactividad mínimo. Para proporcionar una alta disponibilidad, NLB incluye características integradas que pueden hacer de manera automática lo siguiente:

Detectar y recuperar un host de clúster en el que se produce un error o que se queda sin conexión.
Equilibrar la carga de la red cuando se agregan o quitan hosts.
Recuperar y redistribuir la carga de trabajo en diez segundos.

Capacidad de administración

NLB incluye las siguientes características de capacidad de administración:

Puede administrar y configurar varios clústeres NLB y los hosts del clúster desde un solo equipo mediante el uso del Administrador de NLB.
Puede especificar el comportamiento del equilibrio de carga para un solo puerto IP o un grupo de puertos mediante el uso de reglas de administración de puertos.
Puede definir diferentes reglas de puerto para cada sitio web. Si usa el mismo conjunto de servidores con equilibrio de carga para varias aplicaciones o sitios web, las reglas de puerto se basan en la dirección IP virtual de destino (mediante el uso de clústeres virtuales).
Puede dirigir todas las solicitudes de cliente a un solo host mediante el uso de reglas opcionales de un solo host. NLB enruta las solicitudes de clientes a un host concreto que ejecuta aplicaciones específicas.
Puede bloquear el acceso de red no deseado para determinados puertos IP.
Puede habilitar la compatibilidad con el Protocolo de administración de grupos de Internet (IGMP) en los hosts del clúster para controlar el desborde de conmutación (cuando se funciona en el modo de multidifusión).
Puede iniciar, detener y controlar las acciones de NLB de un modo remoto desde cualquier equipo conectado por red que ejecute Windows mediante el uso de comandos de shell o scripts.
Puede ver el registro de eventos de Windows para comprobar si hay eventos de NLB. NLB registra en el registro de eventos todas las acciones y los cambios que se han realizado en el clúster.

Facilidad de uso

NLB proporciona muchas características que facilitan su uso:

NLB se instala como un componente del controlador de redes de Windows estándar.
Para habilitar y ejecutar NLB, no se requiere ningún tipo de cambio en el hardware.
El Administrador de NLB le permite crear nuevos clústeres NLB.
El Administrador de NLB le permite configurar y administrar varios clústeres y todos los hosts del clúster desde un solo equipo remoto o local.
NLB permite a los clientes tener acceso al clúster mediante el uso de un solo nombre de Internet lógico y una dirección IP virtual, conocida como la dirección IP del clúster (conserva los nombres individuales de cada equipo). NLB permite varias direcciones IP virtuales para servidores de host múltiple.

Nota

En el caso de los clústeres virtuales, los servidores no necesitan ser de host múltiple para tener varias direcciones IP virtuales.
NLB se puede enlazar a varios adaptadores de red, lo que le permite configurar varios clústeres independientes en cada host. La compatibilidad con varios adaptadores de red difiere de los clústeres virtuales en que los clústeres virtuales le permiten configurar varios clústeres en un único adaptador de red.
No es necesario que modifique las aplicaciones de servidor para ejecutarlas en un clúster NLB.
Si se produce un error en un host del clúster y después vuelve a estar conectado, NLB puede configurarse para que agregue automáticamente ese host al clúster. A continuación, el host agregado podrá comenzar a atender nuevas solicitudes de servidor de los clientes.
Puede desconectar los equipos para llevar a cabo el mantenimiento preventivo sin alterar las operaciones del clúster en los demás hosts.