Netzwerklastenausgleich

Artikel
03/09/2023
Gilt für:

✅ Windows Server 2025, ✅ Windows Server 2022, ✅ Windows Server 2019, ✅ Windows Server 2016, ✅ Azure Stack HCI, versions 23H2 and 22H2

In diesem Thema erhalten Sie eine Übersicht über das Feature Netzwerklastenausgleich (NLB) in Windows Server 2016. Sie können NLB verwenden, um zwei oder mehr Server als einzelnen virtuellen Cluster zu verwalten. NLB verbessert die Verfügbarkeit und Skalierbarkeit von Internetserveranwendungen für Web-, FTP-, Firewall- sowie Proxyserver, virtuelle private Netzwerke (VPN) und andere unternehmenskritische Server.

Hinweis

Windows Server 2016 enthält einen neuen von Azure inspirierten Softwarelastenausgleich (SLB) als Komponente der SDN-Infrastruktur (Software Defined Networking). Verwenden Sie SLB anstelle von NLB, wenn Sie SDN verwenden, Nicht-Windows-Workloads verwenden, ausgehende Netzwerkadressübersetzung (NAT) benötigen oder Layer 3 (L3) oder nicht TCP-basierten Lastenausgleich benötigen. Sie können NLB weiterhin mit Windows Server 2016 für Nicht-SDN-Bereitstellungen verwenden. Weitere Informationen zu SLB finden Sie unter Softwarelastenausgleich (SLB) für SDN.

Der Netzwerklastenausgleich (Network Load Balancing, NLB) verteilt den Datenverkehr mithilfe des TCP/IP-Netzwerkprotokolls auf mehrere Server. Der Netzwerklastenausgleich kombiniert zwei oder mehr Computer, die Anwendungen ausführen, in einem einzelnen virtuellen Cluster und bietet dadurch Zuverlässigkeit und Leistung für Webserver und andere unternehmenskritische Server.

Die Server in einem NLB-Cluster werden als Hosts bezeichnet, und jeder Host führt eine separate Kopie der Serveranwendungen aus. Beim Netzwerklastenausgleich werden eingehende Clientanforderungen an die Hosts des Clusters verteilt. Sie können die Last konfigurieren, die von jedem Host behandelt werden soll. Sie können Hosts auch dynamisch dem Cluster hinzufügen, um erhöhte Lasten verarbeiten zu können. NLB kann auch den gesamten Datenverkehr zu einem einzelnen zugewiesenen Host weiterleiten. Dieser Host wird als Standardhost bezeichnet.

Mit NLB können alle Computer eines Clusters mit derselben Gruppe von IP-Adressen adressiert werden. Dabei wird eine Gruppe von eindeutigen dedizierten IP-Adressen für jeden Host beibehalten. Wenn bei Anwendungen mit Lastenausgleich ein Host ausfällt oder dieser offline geschaltet wird, wird die Last automatisch auf die anderen noch aktiven Computer verteilt. Wenn der offline geschaltete Computer wieder bereit ist, kann er erneut transparent mit dem Cluster verbunden werden und seinen Teil der Arbeitsauslastung wieder aufnehmen. Dadurch muss von den anderen Computern weniger Datenverkehr verarbeitet werden.

Praktische Anwendung

NLB eignet sich zur Sicherstellung, dass statusfreie Anwendungen, beispielsweise ein Webserver, auf dem Internetinformationsdienste (Internet Information Services, IIS) ausgeführt werden, mit minimaler Downtime verfügbar und skalierbar sind (durch Hinzufügen zusätzlicher Server bei zunehmender Last). In den folgenden Abschnitten wird beschrieben, wie NLB eine hohe Verfügbarkeit, Skalierbarkeit und Verwaltbarkeit der geclusterten Server unterstützt, auf denen diese Anwendungen ausgeführt werden.

Hochverfügbarkeit

Ein System mit hoher Verfügbarkeit bietet zuverlässig einen akzeptablen Grad an Leistung mit minimaler Downtime. NLB weist integrierte Features auf, die eine hohe Verfügbarkeit bieten, indem Folgendes automatisch ausgeführt wird:

Erkennen und Wiederherstellen, wenn bei einem Clusterhost Fehler auftreten oder der Clusterhost offline geschaltet wird
Ausgleichen der Netzwerklast, wenn Hosts hinzugefügt oder entfernt werden
Wiederherstellen und Verteilen der Arbeitsauslastung innerhalb von 10 Sekunden

Skalierbarkeit

Die Skalierbarkeit ist ein Maß dafür, wie gut ein Computer, ein Dienst oder eine Anwendung an wachsende Leistungsanforderungen angepasst werden kann. In Bezug auf NLB-Cluster bedeutet Skalierbarkeit, dass dem vorhandenen Cluster schrittweise ein oder mehrere Systeme hinzugefügt werden können, wenn die Gesamtlast die Leistungsfähigkeit des Clusters überschreitet. Zur Unterstützung der Skalierbarkeit kann mit NLB Folgendes ausgeführt werden:

Ausgleichen von Lastanforderungen des NLB-Clusters für einzelne TCP/IP-Dienste
Unterstützen von bis zu 32 Computern in einem einzigen Cluster
Ausgleichen mehrerer Serverlastanforderungen (vom gleichen Client oder von verschiedenen Clients) über mehrere Hosts im Cluster
Hinzufügen von Hosts zum NLB-Cluster bei zunehmender Last ohne Ausfall des Clusters
Entfernen von Hosts aus dem Cluster bei abnehmender Last
Ermöglichen einer hohen Leistung und eines geringen Verwaltungsaufwands durch vollständige Pipelineimplementierung. Durch Pipelining können Anforderungen an den NLB-Cluster gesendet werden, ohne dass auf eine Antwort auf die vorher gesendete Anforderung gewartet werden muss.

Verwaltbarkeit

Zur Unterstützung der Verwaltbarkeit kann mit NLB Folgendes ausgeführt werden:

Verwalten und konfigurieren Sie mehrere NLB-Cluster und die Cluster-Hosts von einem einzelnen Computer aus, indem Sie den NLB-Manager oder die Cmdlets für den Netzwerklastenausgleich (NLB) in Windows PowerShell verwenden.
Festlegen des Lastausgleichsverhaltens für einen einzigen IP-Port oder eine Gruppe von Ports mit Portverwaltungsregeln
Festlegen unterschiedlicher Portregeln für jede Website. Wenn Sie dieselbe Gruppe von Servern mit Lastausgleich für mehrere Anwendungen oder Websites verwenden, basieren die Portregeln auf der virtuellen Ziel-IP-Adresse (bei Verwendung virtueller Cluster).
Weiterleiten aller Clientanforderungen mithilfe optionaler Einzelhostregeln auf einen einzelnen Host. NLB leitet Clientanforderungen an einen bestimmten Host weiter, auf dem bestimmte Anwendungen ausgeführt werden.
Blockieren unerwünschter Netzwerkzugriffe auf bestimmte IP-Ports
Aktivieren der Unterstützung für das IGMP-Protokoll (Internet Group Management) auf Clusterhosts im Multicastmodus zur Steuerung der Switchüberflutung (wobei eingehende Netzwerkpakete an alle Ports auf dem Switch gesendet werden)
Remotes Starten, Anhalten und Steuern der NLB-Aktionen mit Befehlen oder Skripten von Windows PowerShell
Anzeigen des Windows-Ereignisprotokolls zur Überprüfung von NLB-Ereignissen. Alle Aktionen und Änderungen des Clusters werden von NLB im Ereignisprotokoll aufgeführt.

Wichtige Funktionalität

NLB wird als standardmäßige Netzwerktreiberkomponente für Windows Server installiert. Die NLB-Vorgänge sind für den TCP/IP-Netzwerkstapel transparent. Die folgende Abbildung zeigt die Beziehung zwischen NLB und anderen Softwarekomponenten in einer typischen Konfiguration.

Netzwerklastenausgleich und andere Softwarekomponenten

Im Folgenden finden Sie die wichtigsten Features von NLB.

Keine Erfordernis von Hardwareänderungen für die Ausführung.
Bereitstellung von NLB-Tools zur Konfiguration und Verwaltung mehrerer Cluster und aller Hosts von einem einzelnen Remote- oder lokalen Computer.
Möglichkeit des Zugriffs auf Cluster durch Clients mit einem einzelnen, logischen Internetnamen und einer virtuellen IP-Adresse, der sogenannten Cluster-IP-Adresse (die individuellen Namen für die einzelnen Computer werden beibehalten). Mit Netzwerklastausgleich sind mehrere virtuelle IP-Adressen für mehrfach vernetzte Server möglich.

Hinweis

Wenn Sie VMs als virtuelle Cluster bereitstellen, erfordert NLB nicht, dass mehrfach vernetzte Server über mehrere virtuelle IP-Adressen verfügen.

Möglichkeit, dass NLB an mehrere Netzwerkadapter gebunden wird. Dadurch können Sie mehrere unabhängige Cluster auf den einzelnen Hosts konfigurieren. Die Unterstützung für mehrere Netzwerkadapter unterscheidet sich von der für virtuelle Cluster, da Sie bei virtuellen Clustern mehrere Cluster auf einem einzigen Netzwerkadapter konfigurieren können.
Keine Notwendigkeit von Änderungen der Serveranwendungen für die Ausführung in einem NLB-Cluster.
Möglichkeit der Konfiguration zum automatischen Hinzufügen eines Hosts zu dem Cluster, wenn dieser Clusterhost ausfällt und anschließend wieder online geschaltet wird. Der hinzugefügte Host kann mit der Verarbeitung von neuen Serveranforderungen von Clients beginnen.
Möglichkeit der Offlineschaltung von Computern für vorbeugende Wartungsmaßnahmen ohne Beeinträchtigung des Clusterbetriebs auf den anderen Hosts.

Hardwareanforderungen

Im Folgenden sind die Hardwareanforderungen zum Ausführen eines NLB-Clusters aufgeführt.

Alle Hosts in dem Cluster müssen sich in demselben Subnetz befinden.
Die Anzahl der Netzwerkadapter für jeden Host ist nicht eingeschränkt. Verschiedene Hosts können eine unterschiedliche Anzahl an Netzwerkadaptern aufweisen.
In den einzelnen Clustern müssen alle Netzwerkadapter entweder Multicast- oder Unicastadressen aufweisen. NLB bietet keine Unterstützung für eine Umgebung, in der sowohl Multicast- als auch Unicastadressen in einem einzigen Cluster verwendet werden.
Im Unicastmodus muss der Netzwerkadapter, der für die Behandlung des Datenverkehrs vom Client zum Cluster verwendet wird, das Ändern seiner MAC-Adresse (Media Access Control) unterstützen.

Softwareanforderungen

Im Folgenden werden die Softwareanforderungen zum Ausführen eines NLB-Clusters aufgeführt.

TCP/IP kann nur für den Adapter verwendet werden, für den auf jedem Host NLB aktiviert ist. Fügen Sie diesem Netzwerkadapter keine weiteren Protokolle (z. B. IPX) hinzu.
Die IP-Adressen der Server in dem Cluster müssen statisch sein.

Hinweis

DHCP (Dynamic Host Configuration-Protokoll) wird von NLB nicht unterstützt. DHCP wird für jede zu konfigurierende Schnittstelle von NLB deaktiviert.

Installationsinformationen

Sie können NLB installieren, indem Sie entweder Server-Manager oder die Windows PowerShell-Befehle für NLB verwenden.

Optional können Sie auch die Tools für Netzwerklastenausgleich für die Verwaltung eines lokalen oder Remote-NLB-Clusters installieren. Die Tools beinhalten den Netzwerklastenausgleich-Manager und die NLB-Befehle von Windows PowerShell.

Installation mit Server-Manager

Im Server-Manager können Sie den Assistenten zum Hinzufügen von Rollen und Features verwenden, um das Feature Netzwerklastenausgleich hinzuzufügen. Wenn Sie den Assistenten abgeschlossen haben, wird NLB installiert, und Sie müssen den Computer nicht neu starten.

Installation mit Windows PowerShell

Führen Sie zum Installieren von NLB mithilfe von Windows PowerShell den folgenden Befehl an einer Windows PowerShell-Eingabeaufforderung mit erhöhten Rechten auf dem Computer aus, auf dem Sie NLB installieren möchten.

Install-WindowsFeature NLB -IncludeManagementTools

Nach Abschluss der Installation ist kein Neustart des Computers erforderlich.

Weitere Informationen finden Sie unter Install-WindowsFeature.