【基礎から復習】NICチーミングについて

今日はNICチーミング(ネットワークチーミング)について復習します。NICチーミングとは、複数のNICを論理的に一つに束ね、冗長化するための技術です。NICチーミングによって形成された仮想的なNICは、OSからは一つのNICに見えます。

今のわい
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今日はNICチーミングについて復習します。

では、早速始めましょう!

NICチーミングについて

NICチーミングは以下に示すように、アクティブ/スタンバイ構成、又はアクティブ/アクティブ構成のどちらかにします。

アクティブ/スタンバイ構成

フォールトトレランスと呼ばれ、チーム内の1枚の物理NICをアクティブにし、残りの物理NICをスタンバイとします。プライマリの物理NICやケーブルに障害が発生した場合、セカンダリの物理NICで通信を行うようになります。

アクティブ/アクティブ構成

リンクアグリゲーションを動作させ、冗長化負荷分散の両方を実現します。同時に複数の物理NICを使用し帯域幅を増加させる方式です。この方式では論理的に完全に1リンクとなります。

リンクアグリゲーション機能は同一のスイッチ内、同一のNICチーム内でのみ使用できます。従って、チーム内でNICを異なるスイッチに接続した場合、通常はリンクアグリゲーションを使用できません。

ただし、スタック接続されたすいっちは論理的に一つのスイッチとして動作するため、リンクアグリゲーション機能を使用することができます

スタック接続…専用のラックやケーブルを用いて複数台のHUBを接続する方法。スタック接続したHUBはネットワーク上で単一のHUBとして認識される。HUBのカスケード接続台数の制限を回避しつつ端末数を増やすことができる。

https://www.weblio.jp/content/%E3%82%B9%E3%82%BF%E3%83%83%E3%82%AF%E6%8E%A5%E7%B6%9A#:~:text=%E5%B0%82%E7%94%A8%E3%81%AE%E3%83%A9%E3%83%83%E3%82%AF%E3%82%84%E3%82%B1%E3%83%BC%E3%83%96%E3%83%AB,%E3%82%B9%E3%82%BF%E3%83%83%E3%82%AB%E3%83%96%E3%83%ABHUB%E3%81%AA%E3%81%A9%E3%81%A8%E5%91%BC%E3%81%B6%E3%80%82

冗長化の例

NIC冗長化機能を使用した場合、障害発生時にNICが確実にフェールオーバするように設計する必要があります。

下図を参考にフェールオーバの仕組みを3つ見ていきましょう。

リンクステートトラッキング機能を使用

リンクステートトラッキングは、下位ポートのリンク状態(リンクステート)を、上位ポートのリンク状態に追随させる機能です。

上位リンクに障害が発生した場合に、下位リンクを強制的にリンクダウンさせる仕組みになっています。

リンクステートトラッキングの設定において、どのポートも下位ポート、上位ポート、又はリンクステート機能を適用しないポートのいずれかに指定することができます。

1個の下位ポートに対応付ける上位ポート数は、複数でも問題ありません。その場合、全ての上位リンクに障害が発生した場合、下位リンクを強制的にリンクダウンさせます。

ARP要求パケットを発行する例

チーミングしているNICからARP要求パケットを定期的に発効して接続監視し、ARP応答がなかったら、リンクが切断されていると判断して、該当するNICを使用しないようにする。

例えば、デフォルトゲートウェイを目標とするARP要求を使用する。

ブロードキャストパケットを使用する例

こちらは、チーミングしているNICからブロードキャストパケットビーコン)を定期的に送信して、相互に接続を監視し、リンク切断を検知したら当該NICを使用しないようにする方法です。

ネットワーク全体を冗長化

以下の図は、NICだけでなく、ネットワーク全体を冗長化した例です。

リンク③〜⑦間でループが形成されているので、スパニングツリーを設定する必要があります。

スパニングツリープロトコル(英語: spanning tree protocol、STP)は、LAN内でループ構成を回避するためのデータリンク層の通信プロトコルである。IEEE 802.1Dで定義、および規格化されている。

https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%B9%E3%83%91%E3%83%8B%E3%83%B3%E3%82%B0%E3%83%84%E3%83%AA%E3%83%BC%E3%83%97%E3%83%AD%E3%83%88%E3%82%B3%E3%83%AB

ネットワーク全体を冗長化しているため、リンク③〜リンク⑦に障害が発生してもNICには影響が発生しません。

そのため、リンク①に障害が発生した時のみ、リンク②側のNICに切り替えることができます。

おわりに

今回はNICチーミングについて、復習しました。NICチーミングを使用することで、NICの冗長化と負荷分散が可能となるので、知識として覚えておきたいと思います。

参考資料

https://www.infraexpert.com/study/etherchannel1.html

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