Diplomarbeit Skalierbare Hochverfügbarkeitslösungen mit Lastverteilung für E-Commerce Sites Mai 2000
3. Teilbereiche des Load Balancing bzw. High Availability
In diesem Abschnitt werden einige tiefergehende Konzepte und Technologien dargestellt, die zum Verständnis der Lösungsansätze in Kapitel 4 notwendig sind.
3.1 Layer 2 Redundanz über Spanning Tree
Spanning Tree zur Lösung von Redundanzproblemen wurde ursprünglich für Bridges entwickelt. Da diese aber heute durch Switches ersetzt sind, wird die Problematik nur anhand von Switches erläutert. Das Spanning Tree-Protokoll IEEE104 802.1d kann von allen Switches in vermaschten Netzen eingesetzt werden.
3.1.1 Motivation
Bei einer vermaschten Netzwerktopologie, bei der mehrere Wege zu einer Station führen, kann es zu Problemen bei Broadcasts kommen. Da ein Switch einen empfangenen Broadcast an allen anderen Ports weitersendet und die anderen Switches ebenso handeln, bewegt sich das Broadcastpaket in einer Endlosschleife, dargestellt in Abb. 3.1. Jeder weitere Broadcast bleibt ebenfalls in der Schleife gefangen und nach kurzer Zeit wird die gesamte Datenkapazität des Netzes dadurch in Anspruch genommen. Normaler Datenverkehr ist während eines sogenannten Broadcast Storms dann nicht mehr möglich.
Abbildung 3.1 : Endlosschleife in einem vermaschten Netz
Ein weiteres Problem kann durch die fälschliche Zuordnung von MAC-Adressen zu den Ports eintreten. Wenn z.B. in Abb. 3.2 Station A durch einen Broadcast die MAC-Adresse der eben ans Netz gegangenen Station B herausfinden will, werden von Switch 1 zwei Broadcasts weitergesendet. Switch 1 und Switch 2 tragen dann in ihre internen Tabellen ein, über welche Ports sie Station A erreichen können. Von Switch 3 werden die Broadcasts weiter in der Schleife weitergeschickt und an Station B vermittelt. Switch 1 und 2 erhalten nun wieder den Broadcast von Station A und ändern ihre internen Tabellen in der Annahme, dass sie Station A über die Ports erreichen, mit denen sie mit Switch 3 verbunden sind. Station B schickt jetzt ihre Antwort auf den Broadcast an Station A. Wenn dieses Paket z.B. Switch 1 erreicht, leitet dieser es nicht weiter, da er ja Station A an dem Port vermutet, mit dem er mit Switch 3 verbunden ist. Somit ist Station A von Station B aus vorerst nicht mehr erreichbar.105
Zusätzlich dazu kann Switch 3 in seiner MAC-Tabelle eintragen, dass Station A über zwei verschiedene Ports, also über zwei verschiedene Wege, erreichbar ist. Dies führt bei einigen Switches manchmal zu Problemen.
Abbildung 3.2 : Weiterleitung von Broadcasts
104Institute of Electrical and Electronic Engineers
105vgl. <41>