Unterbrechungsfreie Wartung mit Cluster oder Live Migration Die Virtualisierung bringt preiswertere Möglichkeiten höherer Verfügbarkeit

Autor / Redakteur: Johann Baumeister / Rainer Graefen

Hochverfügbarkeitssysteme wurden in der Vergangenheit oftmals mit einer Duplizierung der Hardware – und auch der Kosten - gleichgesetzt. Beim Einsatz von Virtualisierungstechniken ergeben sich ein deutlich reduzierter Aufwandung.

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Die IT dringt in immer mehr geschäftskritische Bereiche der Unternehmen ein. Um den Anwendern einen unterbrechungsfreien Zugriff auf Daten und Applikationen zu ermöglichen werden die Systeme hochverfügbar ausgelegt.

Da jegliche Form von IT-Diensten immer auf zwei Säulen ruht, den Applikationen und den Daten, müssen auch beide hochverfügbar ausgelegt sein. Das Spektrum reicht von der reinen Datensicherung mit regelmäßigen Backups bis hin zur Absicherung der Applikationen durch Failover-Lösungen in einem Cluster.

Wenngleich die verwendeten Verfahren eine höchst unterschiedliche Qualität der Absicherung bieten, so verfolgen sie dennoch alle das gleiche Ziel: den Applikationsdienst am Laufen zu halten oder im Fehlerfall schnell wieder herzustellen.

Redundanz begrenzbar

Die Technologien der Virtualisierung und deren erweiterte Funktionen bringen nun neue Möglichkeiten ins Spiel, um die Anwendungen hoch verfügbar zu machen. Betrachtet man diese aus der Sicht der möglichen Ausfälle, so zeigen sich die folgenden Szenarien:

  • Der Applikations-Host fällt aufgrund eines Hardwarefehlers aus
  • Die virtuelle Maschine mit dem Applikationsdienst versagt
  • Das Speichersubsystem ist nicht mehr erreichbar oder ausgefallen
  • Das Serversystem mit der Applikation ist temporär überlastet
  • Es sind geplante Wartungsarbeiten notwendig

Jedes dieser genannten Szenarien hat andere Ursachen und erfordert daher jeweils adäquate Maßnahme zu Absicherung des Ausfalls.

Absicherung des Hostsystems durch Cluster

Um das Hostsystem gegen Ausfälle abzusichern werden Cluster gebildet. Dabei schnürt man mehrere gleichartige Knoten zu einem einzigen Rechnerverbund. Mit verteilten (stretched) Cluster können Unternehmen Cluster auch größere Distanzen überbrücken.

Sie ermöglichen eine Absicherung über große Distanzen und WAN-Strecken. Beim dem Ausfall eines Systems sorgt die Clustersoftware selbständig für die Fortführung des Dienstes. Um beispielsweise Windows im Cluster zu betreiben, ist das korrespondierende Feature (Funktion) über den Server Manager zu aktivieren.

Die Windows Cluster-Funktionen übernehmen dann die Absicherung eines Windows Serversystems und dessen Dienste. Hierzu liefert Microsoft eine Reihe von Hilfen zur Absicherung von Dateidiensten, Druckdiensten, DHCP oder WINS.

Im Windows Server 2008 hat Microsoft den Aufbau eines Cluster vereinfacht. Die Clustertechnik ist prinzipiell unabhängig von der Virtualisierungsschicht und wurde auch früher zur Absicherung von Servern verwendet. Sie wird aber auch heute zur Absicherung von Windows-Host eingesetzt.

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Unterbrechungsfreie Wartung durch Live Migration

VMware verwendet eine etwas andere Herangehensweise. Zur Absicherung einer vSphere-Umgebung hat VMware mehrere Funktionen bereitgestellt. Durch vMotion erfolgt eine Übertragung einer virtuellen Maschine von einem Host auf einen zweiten.

Dies passiert zwischen zwei ESX-Hosts. Die Übertragung der Applikation erfolgt ohne Unterbrechung für den Benutzer oder dessen Applikationsdienst. Die Übertragung der virtuellen Maschinen läuft dabei in mehreren Stufen ab.

Zuerst erfolgt der Transfer des RAM-Inhalts des Quell-Knoten zum neuen Ziel-Knoten. Anschließend wird der Zugang zum Festplattenspeicher umgeschaltet. Bei vMotion handelt es sich aber um eine kontrollierte Übertragung von Last auf einen anderen Host.

Bei einem Ausfall des Host oder der virtuellen Maschinen kann auch vMotion nicht helfen. Um diesen Fall abzusichern hat VMware seinen Site Recovery Manager. Er kümmert sich um den kontrollierten Wiederanlauf von ESX-Servern.

Sicherer Datenzugriff durch Speichertransfer

Das Dateisystem der virtuellen Maschine verbleibt bei vMotion allerdings auf demselben physischen Speicher, es wird lediglich vom ersten Rechner auf den zweiten um geschalten. VMotion und DRS können somit gemeinsam den Ausfall des Rechners abfedern.

Fällt allerdings das Speichersubsystem aus, so sind sie wirkungslos und DRS/vMotion greifen ins Leere. Um auch diesem Engpass zu begegnen stellt VMware in vSphere die Funktion des Storage vMmotion bereit. Dadurch erfolgt der Transfer des Dateisystems, der VMDK-Files, von einem Speichersubsystem auf ein anderes.

Snapshots helfen bei der Wiederherstellung eines früheren Zustands

Eine weitere Möglichkeit zur Absicherung stellen die Snapshots dar. Sie ermöglichen eine schnelle Sicherung der virtuellen Maschinen im laufenden Betrieb. Bei Snapshots werden nur die Änderungen (Deltas) einer virtuellen Maschine gespeichert.

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Dies bietet sich insbesondere dann an, wenn Wartungsarbeiten oder Konfigurationsänderungen an einer virtuellen Maschine vorgenommen werden. Durch das Zurückspulen des Snapshot lassen sich diese Änderungen dann wieder rückgängig machen.

Somit wird das System in den gleichen Zustand gebracht, den es vor der Erzeugung des Snapshots hatte. Dazu zählen unter anderem die Prozesse und die Inhalte des Arbeitsspeichers.

Diese ist aber nicht mit dem Verfahren des inkrementellen Backups zu vergleichen. Backupverfahren sichern ausschließlich definierte Änderungen an den Daten. Snapshots hingegen sicher das Dateisystem der virtuellen Maschine.

Fazit

Um ein System hochverfügbar zu machen, existieren unterschiedliche Verfahren. Durch die Virtualisierung ergeben sich gänzlich neue Möglichkeiten. Diese Sicherungsfunktionen kommen gewissermaßen im Schlepptau der Virtualisierungssysteme.

Verglichen mit den traditionellen Techniken der Hochverfügbarkeit und der Cluster-Bildung sind diese Methoden einfacher in der Verwaltung und kostengünstiger in der Anschaffung und dem Betrieb.

Dies ermöglicht auch dem Mittelstand den Einsatz von Hochverfügbarkeitssystemen und der damit einhergehenden Absicherung der Systeme gegen Ausfälle.

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