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NLB – Virtual IP não responde quando acessado de uma subnet diferente

Considere o ambiente abaixo com 2 Servidores Windows Server 2008 R2 configurados em Multicast NLB.

O problema relatado nesse caso é que não era possível se conectar ao NLB utilizando o VIP (Virtual IP) quando o acesso era realizado por um cliente em uma diferente subnet.

Tentamos realizar o acesso a partir da mesma subnet com sucesso.

Na máquina cliente em uma subnet diferente realizamos os seguintes teste:

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Pingar o IP dedicado do Server1 || OK

Pingar o IP dedicado do Server2 || OK

Pingar o VIP do NLB || Falha

Pingar o Gateway (192.168.0.1) a partir de qualquer um dos nós do NLB || Sucesso

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Ao rodar o comando ARP –A na máquina cliente foi possível visualizar o MAC address correto vinculado ao IP do roteador (192.168.0.1).

A tabela ARP dos 2 servidores tinham o MAC correto do gateway (172.29.42.1)

Ao rodar o comando show arp no roteador Cisco verificamos que o MAC address para o VIP 172.29.42.227 estava marcado como Incomplete. Com isso o roteador não conseguia enviar os pacotes para o VIP.

Esse é um comportamento padrão em dispositivos CISCO e outros dispositivos de rede. Eles não aceitam uma resposta ARP de uma endereço IP Unicast que tenha um Multicast MAC address.

No link abaixo essa situação é bem detalhada:
http://www.cisco.com/en/US/products/hw/switches/ps708/products_configuration_example09186a0080a07203.shtml#mm

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“In Multicast Mode, the system admin clicks the IGMP Multicast button in the MS NLB configuration GUI. This choice instructs the cluster members to respond to ARPs for their virtual address using a multicast MAC address for example 0300.5e11.1111 and to send IGMP Membership Report packets. If IGMP snooping is enabled on the local switch, it snoops the IGMP packets that pass through it. In this way, when a client ARPs for the cluster’s virtual IP address, the cluster responds with multicast MAC for example 0300.5e11.1111. When the client sends the packet to 0300.5e11.1111, the local switch forwards the packet out each of the ports connected to the cluster members. In this case, there is no chance of flooding the ARP packet out of all the ports. The issue with the multicast mode is virtual IP address becomes unreachable when accessed from outside the local subnet because Cisco devices do not accept an arp reply for a unicast IP address that contains a multicast MAC address. So the MAC portion of the ARP entry shows as incomplete. (Issue the command show arp to view the output.) As there is no MAC portion in the arp reply, the ARP entry never appeared in the ARP table. It eventually quit ARPing and returned an ICMP Host unreachable to the clients. In order to override this, use static ARP entry to populate the ARP table as given below. In theory, this allows the Cisco device to populate its mac-address-table. For example, if the virtual ip address is 172.16.63.241 and multicast mac address is 0300.5e11.1111, use this command in order to populate the ARP table statically:

arp 172.16.63.241 0300.5e11.1111

However, since the incoming packets have a unicast destination IP address and multicast destination MAC the Cisco device ignores this entry and process-switches each cluster-bound packets. In order to avoid this process switching, insert a static mac-address-table entry as given below in order to switch cluster-bound packets in hardware.

mac-address-table static 0300.5e11.1111 vlan 200 interface  fa2/3 fa2/4

Note: For Cisco Catalyst 6000/6500 series switches, you must add the disable-snopping parameter. For example:

mac-address-table static 0300.5e11.1111 vlan 200 interface fa2/3 fa2/4 disable-snooping

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Após efetuarmos as alterações no roteador conforme o exemplo acima, foi possivel acessar o endereço VIP a partir de qualquer subnet.

Abaixo, algumas perguntas relacionadas a esse caso:

Como são gerados os MACs Virtuais do NLB?

Por padrão é gerado um endereço virtual com o endereço 03-BF-XX-XX-XX-XX. Conforme pode ser visto no link abaixo:

http://technet.microsoft.com/en-us/library/bb742455.aspx

“Network Load Balancing provides a second mode for distributing incoming network traffic to all cluster hosts. Called multicast mode, this mode assigns a layer two multicast address to the cluster adapter instead of changing the adapter’s station address. The multicast MAC address is set to 03-BF-1-2-3-4 for a cluster’s primary IP address of 1.2.3.4. Since each cluster host retains a unique station address, this mode alleviates the need for a second network adapter for communication between cluster hosts, and it also removes any performance penalty from the use of dedicated IP addresses.”

O que garante que não vai existir outro MAC igual em nossa rede causando conflitos com esse MAC virtual?

O Multicast MAC Address é gerado com o endereço 03-BF-XX-YY-ZZ-WW. Onde XX-YY-ZZ-WW é igual o endereço IP VIP do NLB em Hexadecimal.
http://technet.microsoft.com/en-us/library/cc756878(WS.10).aspx

Por exemplo: Nesse caso o VIP é 172.29.42.227.

Esse endereço em Hexadecimal é 03-bf-ac-1d-2a-e3   que é o Multicast MAC do seu NLB. 

AC=172
1D=29
2A=42
E3=227 

Com isso só teremos esse MAC duplicado se existir outro NLB Multicast na rede com o mesmo VIP.

Ótimo guia para troubleshooting em problemas de NLB.
http://download.microsoft.com/download/3/2/3/32386822-8fc5-4cf1-b81d-4ee136cca2c5/NLB_Troubleshooting_Guide.htm

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Renato Marson Pagan

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