Репликация dhcp windows server 2016

Третья, заключительная статья о DHCP. В завершение темы я расскажу о том, как обеспечить отказоустойчивую работы DHCP-сервера с помощью технологии DHCP failover.

Но сначала немного истории.

До выхода Windows Server 2012 единственным способом обеспечить отказоустойчивость DHCP-сервера была так называемая схема 80\20. Суть этой схемы заключается в том, что для обслуживания одной области используются два DHCP-сервера. Область делится между ними в пропорции 80\20, соответственно основному серверу отдается 80%, а резервному 20% имеющихся IP-адресов. В нормальном режиме работы область обслуживается основным сервером, а при выходе из его строя резервный берет на себя нагрузку и выдает клиентам адреса из оставшихся 20%, тем самым поддерживая работу сети.

Данный способ вполне рабочий и используется до сих пор, но у него есть некоторые недостатки:

• При разделении области имеющиеся адреса используются не самым оптимальным образом;
• Клиенты не могут продлить аренду с имеющимся адресом;
• Проблемы при использовании резервирования.

Примечание. Резервирование (DHCP reservation) — настройка DHCP-сервера, при которой к MAC-адресу клиента привязывается постоянный IP-адрес. Это гарантирует, что клиент всегда будет получать в аренду один и тот же адрес. Резервирование настраивается на конкретном сервере и при его недоступности клиент не сможет получить зарезервированный за ним адрес.

Недостатки конечно некритичные, но доставляющие много неудобств. Видимо поэтому в Windows Server 2012 была добавлена новая фича под названием DHCP failover, предназначенная для обеспечения высокой доступности DHCP-серверов. DHCP failover позволяет обеспечить высокую доступность службы DHCP и не имеет недостатков, описанных выше. При использовании DHCP failover два DHCP-сервера реплицируют между собой текущие настройки и данные об аренде, что позволяет одному серверу обслуживать всех клиентов (выдавать новые адреса, продлевать аренду и т.п.) в том случае, когда другой недоступен.

DHCP failover может работать в двух режимах.

Режим балансировки (Load balance)

В этом режиме область делится на две части в определенной пропорции и обслуживается обоими серверами одновременно. При получении запроса каждый сервер вычисляет хэш MAC-адреса клиента в соответствии с алгоритмом, описанным в RFC 3074. MAC-адреса хэшируются в диапазоне от 1 до 256, балансировка происходит по следующему принципу: если нагрузка распределена в пропорции 50\50 и если при вычислении хэша получено значение от 1 до 128, то отвечает первый сервер, если же от 129 до 256 — то отвечает второй. При изменении коэффициента распределения нагрузки распределение хэш-блоков между серверами изменяется в той же пропорции. Такой подход гарантирует, что за одного конкретного клиента отвечает только один сервер.

Если же один из серверов перестает отвечать, то второй забирает всю область и продолжает обслуживать как своих клиентов, так и клиентов партнера.

Режим горячей замены (Hot Standby)

В таком режиме область обслуживается одним сервером (основным). В отличие от режима балансировки в режиме горячего резерва сервера не вычисляют хэш MAC-адреса клиента. Основной сервер отвечает на все запросы клиентов, резервный в нормальном состоянии не отвечает вообще. Только когда основной сервер становится недоступным, резервный переходит в состояние потери партнера (PARTNER_DOWN) и начинает отвечать на запросы клиентов. Когда основной сервер возвращается в строй, резервный переходит в режим ожидания и перестает обслуживать клиентов.

Обратите внимание, что термин основной\резервный относится к конкретной DHCP-области. К примеру DHCP-сервер может являться основным для одной области и резервным для другой.

От теории перейдем к практике. Для создания отказоустойчивой конфигурации возьмем 2 сервера — SRV1 и SRV2, находящихся в одной подсети. На SRV1 создаем область (Scope) и полностью настраиваем ее, на SRV2 только устанавливаем роль DHCP, никаких настроек не производим. После этого приступаем к настройке DHCP failover.

Настройка DHCP failover

Для начала настроим режим балансировки (Load balance). Для этого заходим на сервер SRV1 и открываем оснастку DHCP. Выбираем область, кликаем на ней правой клавишей и в контекстном меню отмечаем пункт «Configure Failover».

Запускается мастер настройки. В первом окне мастера выбираем области, для которых будет настраиваться отказоустойчивость. Впрочем, в нашем случае выбора нет, поскольку область всего одна.

Добавляем сервер-партнер, на котором будет находится второй экземпляр области.

На следующем этапе выбирается режим работы и основные настройки.

В качестве имени для создаваемых доверительных отношений (Relationship Name) по умолчанию используются имена серверов, но в принципе можно указывать что угодно. Режим работы (Mode) выбираем балансировку (Load balance) и в поле «Load Balance Percentage» указываем в процентах пропорции, в которых будет разделена область между двумя серверами. По умолчанию нагрузка делится в соотношении 50\50, но мы сделаем по привычной схеме 80\20, т.е. 80% обслуживает основной сервер и 20% резервный.

Теперь два очень важных параметра, на которых надо обратить внимание:

• State Switchover Interval — интервал времени, по истечении которого партнер считается недоступным (PARTNER_DOWN). Если не задавать этот параметр, то при падении партнера автоматического переключения не произойдет и переключатся придется вручную;
• Maximum Client Lead Time — очень интересный параметр, определяющий срок продления аренды в случае падения основного сервера. Когда клиент пытается продлить аренду, полученную на основном сервере, то резервный сервер продлевает ее не на срок аренды, указанный в свойствах области, а на время, указанное в данном параметре. И так пока основной сервер не восстановит работу. Также этот параметр определяет, сколько времени сервер будет ждать возвращения партнера из состояния PARTNER_DOWN прежде чем забрать контроль над всей областью. А еще этот параметр определяет время перехода в нормальное состояние при возвращении партнера.

Примечание. Параметры State Switchover Interva и Maximum Client Lead Time определяют скорость срабатывания failover-а. Каждый из партнеров обслуживает свой диапазон адресов до того момента, пока один из серверов не перейдет в состояние PARTNER_DOWN  и не пройдет время, указанное в параметре Maximum Client Lead Time. Только после этого ″оставшийся в живых″ сервер возьмет на себя контроль над всей областью.

Сервера должны безопасно общаться друг с другом. Для этого включаем параметр «Enable Message Authentication» и в поле «Shared Secret» задаем кодовое слово, которое сервера будет использоваться для связи.

В заключение проверяем настройки, подтверждаем создание failover-а

и ждем завершения процесса.

Посмотреть настройки и текущее состояние партнеров можно в свойствах области, на вкладке «Failover».

То же самое можно сделать с помощью PowerShell. Создаем доверительные отношения:

Add-DhcpServerv4Failover -ComputerName srv1.test.local -Name ″srv1-srv2″ -PartnerServer srv2.test.local -ScopeId 10.0.0.0 -LoadBalancePercent 80 -MaxClientLeadTime 00:10:00 -AutoStateTransition $true -StateSwitchInterval 00:10:00 -SharedSecret ″12345678″ -Force

Проверяем результат:

Get-DhcpServerv4Failover -Name ″srv1-srv2″ | fl

Теперь сменим конфигурацию, сначала отключив failover. Для этого в оснастке DHCP кликаем на область и выбираем пункт меню «Deconfigure Failover».

Затем подтверждаем удаление доверительных отношений,

еще раз подтверждаем удаление

и ждем завершения. При удалении на сервере-партнере будут удалены все области, для которых был настроен failover.

Для удаления с помощью PowerShell достаточно выполнить одну команду:

Remove-DhcpServerv4Failover -Name ″srv1-srv2″ -Force

Теперь настроим DHCP failover в режиме Hot standby. Для этого опять запускаем мастер на SRV1 и выбираем сервер-партнер. Обратите внимание, что если между серверами ранее уже были настроены доверительные отношения, то их можно использовать повторно.

Выбираем режим Hot standby и производим настройки. Для режима Hot standby они несколько отличаются:

• Role of Partner Server — серверы делятся на основной (Active) и резервный (Standby) и надо выбрать роль для  сервера-партнера. Если мы выбираем Standby, то текущий сервер соответственно становится Active, и наоборот.
• Addresses reserved for standby server — еще один важный параметр, задающий процент адресов, выделенный для резервного сервера. Суть этого параметра в том, что после выхода из строя основного сервера и перехода в состояние PARTNER_DOWN должно пройти время, заданное в параметре Maximum Client Lead Time. Только после этого резервный сервер забирает контроль над над всем диапазоном IP-адресов. В промежутке между этими двумя событиями резервный сервер может обслуживать клиентов, выдавая им адреса из данного резерва. Если этот параметр установить в ноль, то резервный сервер не сможет выдавать адреса до тех пор, пока не захватит всю область.

Дальше все так же — проверяем настройки, подтверждаем их

и ждем завершения.

То же из консоли PowerShell:

Add-DhcpServerv4Failover -ComputerName srv1.test.local -Name ″srv1-srv2″ -PartnerServer srv2.test.local -ScopeId 10.0.0.0 -ReservePercent 10 -MaxClientLeadTime 00:10:00 -AutoStateTransition $true -StateSwitchInterval 00:10:00 -SharedSecret ″12345678″ -Force

Изменить настройки и режим работы DHCP failover можно ″на лету″, не удаляя текущую конфигурацию. Для этого в оснастке управления надо выбрать раздел IPv4 (или IPv6, если failover настраивался для этого протокола), кликнуть правой клавишей мыши и выбрать пункт «Properties».

Затем перейти на вкладку «Failover», выбрать доверительные отношения и нажать «Edit».

В открывшемся окне мы можем поменять абсолютно любые настройки и даже изменить режим работы failover-а, например перейти с Load Balance на Hot Standby.

А теперь с помощью PowerShell вернемся обратно к режиму балансировки, попутно изменив интервалы MaxClientLeadTime и StateSwitchInterval:

Set-DhcpServerv4Failover -Name ″srv1-srv2″ -Mode LoadBalance -LoadBalancePercent 80 -MaxClientLeadTime 00:02:00 -StateSwitchInterval 00:02:00 -Force

Тестирование работы DHCP failover

В завершение давайте протестируем работу DHCP failover. На предыдущем шаге мы уменьшили до 2 минут временные интервалы, отвечающие за переключение. Также для ускорения процесса в свойствах области уменьшим время аренды до 10 минут.

Теперь зайдем в свойства DHCP failover и проверим состояние серверов-партнеров.

Запомним полученные настройки на клиенте. Как видите, клиент имеет адрес 10.0.0.20, полученный с сервера 10.0.0.1 (SRV1).

Теперь погасим сервис DHCP на SRV1 и перейдем на SRV2. Здесь откроем оснастку DHCP и перейдем в настройки доверительных отношений. Как видите, после потери связи с партнером здесь стала активна кнопка ″Change to partner down″. С помощью этой кнопки можно перевести сервер в состояние PARTNER_DOWN, не дожидаясь пока истечет State Switcover Interval.

Еще раз проверяем состояние серверов. Резервный сервер перешел в состояние Partner down и готов к захвату контроля над областью.

Ждем 2 минуты и еще раз проверяем настройки на клиенте. Как можно увидеть, IP-адрес не изменился, при этом в качестве DHCP-сервера указан уже 10.0.0.2 (SRV2). Т.е. клиент успешно продлил на SRV2 аренду адреса, полученного от SRV1.

Возвращаем SRV1 в строй, ждем пока клиент обновит аренду и еще раз проверяем его настройки. Как видите, IP-адрес не изменился, а адрес DHCP-сервера опять SRV1.

Вот так и работает DHCP-failover.

What is DHCP Failover?

enables two Microsoft DHCP servers to share service availability information with each other, providing DHCP high availability. DHCP failover works by replicating IP address leases and settings in one or more DHCP scopes from a primary DHCP server to a failover partner server.

All scope information is shared between the two DHCP servers, including active leases. This enables either DHCP server to assume responsibility for DHCP clients if the other server becomes unavailable.

Introduction to DHCP failover

With DHCP failover, DHCPv4 scopes can be replicated from a primary DHCP server to a partner DHCP server, enabling redundancy and load balancing of DHCP services. DHCP servers that share a failover-enabled DHCP scope are called failover partners. Microsoft’s implementation of DHCP failover is based on the Internet Engineering Task Force (IETF) DHCP Failover Protocol draft.

When two DHCP servers are configured for failover, they will share scope information, including all active leases. This enables both DHCP servers to provide leases to the same subnet for load balancing or redundancy purposes. Scope settings are replicated when you first configure DHCP failover, and can be replicated again later if configuration changes are made.

So let begin with the process,

The DHCP server failover feature provides the ability to have two DHCP servers serve IP addresses and option configuration to the same subnet or scope.

~*~ i assume most of you already know how to install DHCP Services on the Windows Server 2016 ~*~

1 – open Server Manager and click Tools, you will see DHCP stated in the list, click the DHCP to open the console.

2 – Right Click IPv4 and click Configure Failover.

3 – On the Configure Failover introduction page, confirm the Available scopes and click Next.

4 – Next, on the Specify the partner server to use for failover page, click Add Server and choose your 2nd DHCP Server.

5 – Next, confirm that 2nd DHCP Server IP address listed in the Partner Server box and click Next.

6 – On the Create a new failover relationship box, there are some configuration that you need to take point :

Relation name : Each relationship name is required to be unique on a server.

Maximum Client Lead Time : It defines the temporary lease period given by the failover server to a new client.

Mode : There are  two modes for DHCP failover which are “Hot Standby” and “Load balance“.

In hot standby mode, 2 servers operate in a failover relationship where an active server is responsible for leasing IP addresses and configuration information to all clients in a scope or subnet, while a secondary server assumes this responsibility if the primary server becomes unavailable. A server is primary or secondary in the context of a subnet.

In a load balance mode deployment, which is the default mode of operation, the two servers simultaneously serve IP addresses and options to clients on a given subnet. The client requests are load balanced and shared between the two servers.

Auto State Switchover Interval : A server that loses communication with a partner server transitions into a communication interrupted state. The loss of communication may be due to a network outage or the partner server may have gone offline. Since there is no way for the server to detect the reason for loss of communication with its partner, the server will continue to remain in communication interrupted state until the administrator manually changes the state to partner down. Alternatively, DHCP failover has a provision for automatic transition to partner down state based on a time out interval. This is a configurable element called the auto state switchover interval. The default value for auto state switchover interval is 10 minutes.

 Enable Message Authentication : To configure message authentication, the DHCP failover setup wizard prompts the administrator to provide a shared secret. As part of the failover relationship creation, the failover setup wizard provisions the shared secret for message authentication to each of the servers in the failover relationship.

7 – Next, confirm the settings and click Finish.

8 – Now log in to both of the DHCP Server (in my demo DC-CLOUD and SUB-01, which both Server hosted my DHCP). Confirm that both DHCP Services is running and you can have both Server having same settings.

9 – Next, log in to your client PC, in my Demo i have Windows 10 machine and now open command prompt and type ipconfig /all to get IP information.

– Confirm that your client machine is receiving IP from DHCP Server. in my Demo the IP is coming from my SUB-01 server (172.16.1.240)

– to test the DHCP Failover, disconnect the network on the 1 of the DHCP Server (in my Demo it SUB-01 server)

10 – now, release and renew the IP from your client machine “(ipconfig /release.. ipconfig /renew)” please refer to picture.

11 – confirm that you now receive IP from another DHCP Server (in my Demo its DC-CLOUD with IP 172.16.1.254).

– So it prove that our DHCP Failover is working.

that’s all for now.., any Doubts type a commend.. 🙂

How to Deploy DHCP Failover on Windows Server 2016

The (DHCP) failover in Windows Server 2016 enables high availability of DHCP services by synchronizing IP address lease information between two DHCP servers ensuring continuous availability of DHCP service to clients.

Previous Posts on DHCP Services Role:

• How to Deploy DHCP Services Role on Windows Server 2016
• How to create a DHCP Scope on Windows Server 2016 step by step

Prerequisites:

• 2 Windows 2012/16 Servers with DHCP Role installed and authorized.
• Scopes defined and configured.

Important: DHCP failover to function correctly make sure both servers have their time synchronized.

Planned Topology

Creating a DHCP Failover Cluster step by step

Go to your DHCP Management Console, expand your DHCP server, IPv4 the right click and select Configure Failover…

On the Configure Failover page, select the Scopes you will like to add into the cluster then Next.
In my case I will start with one and then add more as I go.

On the Partner server page, select the secondary DHCP Server then Next.


On the Failover relationship page, select Mode Load Balance or Hot standby, set Secret(My pass: secret) and adjust if necessary then Next.
Note: In this example I have configured to Load Balance.

Click on Finish to complete your first DHCP Failover.


Confirm the replicated scope is now visible on the HA DHCP Server and also confirm on a client machine by unitizing ipconfig/all to verify the active DHCP server.

That’s it you have now configured your first DHCP Failover cluster.