Aufbau und Evaluierung einer exemplarischen Microsoft private Cloud hinsichtlich ihrer Einsatzmöglichkeiten am FTU

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1 Aufbau und Evaluierung einer exemplarischen Microsoft private Cloud hinsichtlich ihrer Einsatzmöglichkeiten am FTU Prüfling-Nr Dokumentation der Betrieblichen Projektarbeit im Rahmen der Abschlussprüfung zum Fachinformatiker der Fachrichtung Systemintegration vorgelegt bei der Industrie- und Handelskammer Karlsruhe April 2012

2 Ausbildungsberuf: Fachinformatiker Fachrichtung Systemintegration Projekt: Aufbau und Evaluierung einer exemplarischen Microsoft private Cloud hinsichtlich ihrer Einsatzmöglichkeiten am FTU Auszubildender: Gartenstraße Leimersheim Prüflingsnummer Ausbildungsfirma: KIT Campus Nord Hermann-von-Helmholtz-Platz Eggenstein Leopoldshafen Ausbilder: Dipl.-Inform. Torsten Neck (0721) Siegfried Wünstel (0721) Durführungszeitraum: _ Seite 2 von 24

3 Im Nachfolgenden Dokument werden die folgend aufgeführten Konventionen verwendet: Begriffe, die mit * gekennzeichnet sind, werden im Glossar näher erläutert. Verweise auf Anhänge werden mit [] gekennzeichnet. _ Seite 3 von 24

4 Betriebliche Projektarbeit:... 2 Typografische Konventionen Ausgangssituation Projektbeschreibung Projektumfeld Prozessschnittstellen Ist-Zustand Soll-Konzept Planung Software- bzw. Systemvorrausetzungen Hardware Software Evaluationsaspekte Terminplanungen Kostenplanung Hardwarekosten: Softwarekosten Personalkosten Gesamtkosten Ablaufplan Realisierung Vorbereitungen Installation und Konfiguration Microsoft SQL Server 2008 R System Center 2012 mit Self-Service-Portal Hinzufügen eines Hosts Evaluation Ergebnis Ist- / Sollvergleich Résumé Qualitätssicherung Ausblick Anlage Nutzerdokumentation Glossar Persönliche Erklärung... Fehler! Textmarke nicht definiert. _ Seite 4 von 24

5 Am Fortbildungszentrum für Technik und Umwelt (FTU) arbeiten dreißig Mitarbeiter an individuellen, sehr unterschiedlichen Workstations. Daneben stehen Präsentationsrechner unterschiedlichster Art in den Vortragsräumen zur Verfügung. Die Idee dieses Projektes ist. zu prüfen. ob, den Mitarbeitern und Referenten bedarfsgerecht und hoch verfügbar virtuelle Rechenleistung und Speicherplatz zur Verfügung gestellt werden kann. Dies könnte mit den Komponenten der Microsoft private Cloud - System Center 2012 und SQL Server erreicht werden, die als Release Candidate (RC) zur Verfügung stehen. In meinem Projekt setzte ich eine solche private Cloud in einer Testumgebung auf und untersuche, ihre Möglichkeiten, insbesondere ihre Eignung für den Betrieb am FTU und entwickle konkrete Anwendungsszenarien. Neben der Aufrechterhaltung des störungsfreien Betriebs stellt z.b. der Massenspeicher einen weiteren Anwendungsaspekt dar: Mit einer Cloud soll der größtenteils ungenutzte Plattenspeicher der Workstations als zentraler Speicher verfügbar gemacht werden. Als weiteren Vorteil dieser Lösung sehe ich die Skalierbarkeit der Ressourcen und die Anpassungsfähigkeit der Infrastruktur. Die Leistung der Cloud kann quasi beliebig gesteigert werden. Da das Management von einem zentralen Programm erleichtert wird, vereinfacht dies die Administration des gesamten Netzwerkes. Da es sich bei diesem Projekt im Wesentlichen um eine Evaluation handelt, werden verschiedene Tests zeigen, ob eine Cloud-Lösung für unser Institut tatsächlich eingerichtet wird. Mein Projekt wird in den Räumlichkeiten des FTU am KIT Campus Nord (Karlsruher Institut für Technologie) durchgeführt. Hier finden sich auf drei Etagen des Hauptgebäudes und in einem Hörsaaltrakt überwiegend strukturiert verkabelt ca. 200 aktive Knoten (überwiegend Windows-Rechner), die in mehrere Domänen und (IP)-Netze, darunter eine DMZ und ein zentrales WLAN, verteilt sind. Die IT-Infrastruktur des FTU wird von Dipl.-Inform. Torsten Neck, Siegfried Wünstel, Bernd Thomas, (Auszubildender) und Thorsten Weniger (Auszubildender) betreut. Als meine Ansprechpartner stehen zur Verfügung: Schnittstelle Name Auftraggeber Dipl.-Inform. Torsten Neck Tel.: (0721) Funktion Leiter des Fachbereiches Informatik, Projektverantwortlicher Ausbilder Siegfried Wünstel Verantwortlicher Technik Tel.: (0721) _ Seite 5 von 24

6 Wie anfangs beschrieben arbeiten die 30 Mitarbeiter des FTU an individuellen, sehr unterschiedlichen Workstations. Neben den Workstations der Mitarbeiter unterhält das FTU 14 Seminarräume und Labors mit je einem Rechner. Der Kursraum 111 ist für Fortbildungskurse im Bereich Informatik vorgesehen und besitzt weitere 13 Computer. Durch die unterschiedlichen Systeme sind Neuinstallationen lästig und nehmen viel Zeit in Anspruch. Des Weiteren sind im FTU verschiedene Server-Systeme im Einsatz, wie z.b. Windows- und ESXi-Server, die ungenutzte Rechenleistung zur Verfügung stellen könnten. Ziel ist es, eine private Cloud aufzubauen, bei der eine Thin-Client Lösung angestrebt wird, um eine zentrale Verwaltung aller Workstations und Kursrechner zu erreichen. Des Weiteren arbeitet das System Center 2012 sehr eng mit anderen Plattformen wie ESX/ESXi und Citrix XEN zusammen so dass die überschüssigen Ressourcen der vorhandenen ESXi-Server integriert werden können. Durch eine Cloud-Lösung könnte durchaus auch eine Deployment- und Backup-Lösung für das gesamte FTU eingerichtet werden, wie es bisher noch nicht der Fall ist. Dies wäre auch ein Vorteil für den Kursraum 111, bei dem es diese Möglichkeit ebenfalls nicht gibt. Durch einen Online-Zugang kann für jeden Kursteilnehmer mehr, leichter und schneller Kursmaterial zur Verfügung gestellt werden. Die Microsoft private Cloud setzt sich aus drei grundlegenden Elementen zusammen: 1. Zum einen das Betriebssystem Windows Server 2008 R2 Standard mit Hyper-V Rolle 2. System Center Virtual Machine Manager 2012 (SCVMM) mit Self-Service Portal 2.0 (SCMMSSP) 3. Microsoft SQL Server 2008 R2. Außerdem wird eine Windows Server 2008 R2 Domänen-Gesamtstruktur benötig. Folgende minimale Hardware wird vorausgesetzt: Unterstützte Prozessoren: Prozessor Taktfrequenz: RAM: LAN: Intel und AMD jeweils mit x64 Architektur 1,4 GHz 1 GB 100 MBit/s _ Seite 6 von 24

7 Für eine Evaluierung von Microsoft private Cloud, werden leistungsstarke Computer benötigt, daher wurde mir der Kursraum 111 zur freien Verfügung gestellt. Die 13 dort vorhandenen Computer haben folgende Spezifikationen: Mainboard: Prozessor: RAM: Festplatte: Grafikkarte: Ethernet: /s ASUS PQ5L Pro Intel Core 2 Quad Q9550 2,83 GHz 4 GB 500 GB NVIDA Quadro FX 1 GBit/s Da es sich um Kursrechner handelt, sind für jeden Computer Bildschirm, Tastatur und Maus vorhanden. Zu Installation und Testzwecken werden acht baugleiche Computer verwendet. Das Grundgerüst bildet das Betriebssystem Windows Server 2008 R2 Standard mit einer Hyper-V Rolle und allen aktuellen Updates. Inzwischen ist das System Center 2012 mit Self-Service-Portal 2.0 als Final Version erschienenen und ersetzt somit den Release Candidate. Deshalb habe ich mich für die aktuelle Version entschieden, da sie gegenüber dem RC mehr Stabilität bietet. Dasselbe Verfahren gilt auch für den SQL Server, allerdings habe ich mich hier für einen SQL Server 2008 R2 entschieden und nicht für den SQL Server 2012 RC, da er gegenüber dem Release Candidate stabiler läuft und von Microsoft zum System Center 2012 empfohlen wird. Die Software zum Windows Server 2008 R2, System Center 2012 und SQL Server 2008 R2 werden unter zum Download angeboten. Um die Eignung des System Center 2012 für einen Einsatz am FTU beurteilen zu können, müssen dafür Kriterien festgelegt werden. Die folgenden Kriterien sind nach ihrer Priorität geordnet, dabei hat das oberste das höchste Gewicht. Nutzungsmöglichkeiten Hier wird überprüft, wie das Programm mit Thin-Clients interagiert, welche Speichersysteme unterstützt werden. Bestehende Infrastruktur Ist die bestehende Infrastruktur mit der private Cloud kompatibel und ist die aufkommende Netzlast zu bezwingen? Teilkriterien sind: Verwendete Server, Verkabelung. Kompatibilität zu anderen Betriebssystemen Wie arbeitet das System Center mit anderen Microsoft Betriebssystemen zusammen? Sind andere Systeme kompatibel? Lizenzmodell Welche Lizenzmodelle sind für die ausgewählten Programme verfügbar? Weitere Komponenten des System Centers Über welchen Umfang an Programmen verfügt das System Center 2012? _ Seite 7 von 24

8 Die zeitliche Planung wurde dadurch vereinfacht, dass bis auf die Verfügbarkeit der Testumgebung keine Abhängigkeiten berücksichtigt werden mussten. Alle Ansprechpartner hatten ihre Bereitschaft zugesagt und auch die Verfügbarkeit aller Ressourcen war vorab gewährleistet bzw. im Falle der Hardware durch ein Ersatzkonzept (s. 2.6) abgesichert. Für die Durchführung des Projektes war ich weitgehend freigestellt, so dass für die alltäglichen Aufgaben nur marginale Zeit vorgesehen werden musste. So ergibt sich folgender, einfacher Terminplan: Für mein Projekt hatte ich vor, die Beschaffung von sieben Rechnern, die für einen spezielle internationale Kursreihe ab Juli 2012 vorgesehen sind, vorzuziehen und habe deswegen ein entsprechendes Angebot mit einem Investitionsvolumen von 6.293,00 Euro [siehe Anlage Kostenvoranschlag] eingeholt. Es stellte sich jedoch heraus, dass im Durchführungszeitraum ähnlich geeignete Geräte in unserem Informatik-Kursraum ungenutzt sind, so dass ich zur Einsparung von Kosten auf diese zurückgriff. Die 13 genannten PCs sind über den Kursbetrieb finanziert, so dass ich im Bereich Hardware weder Investitionen, noch Betriebskosten berücksichtigen muss. Ich habe mich im Endeffekt dafür entschieden, die Kursrechner zu nehmen, da dies aus Kostengründen mir sinnvoller erschien. Die benötigten System Windows Server 2008 R2, System Center 2012 und SQL Server von Microsoft werden jeweils in einer Testversion für die Evaluation benutzt, so dass hierfür keine Kosten entstehen. _ Seite 8 von 24

9 Da es sich bei dieser Evaluierung um einen institutsinternen Auftrag handelt und dieses Projekt ausschließlich von mir durchgeführt wurde, wird ein Personalkostensatz von einem Auszubildenden berechnet. Der interne Stundensatz beträgt 25 Euro, dies bei einem Zeitaufwand von 27 Stunden (hierbei wird die Dokumentation nicht mit eingerechnet), so ergeben sich Personalkosten von 810. Bei den laufenden Betriebskosten wurden die Computer inklusive Bildschirm ca. 18 Stunden benutzt. Hierbei werden die Analyse, die Planung und die Dokumentation nicht mit einberechnet. Für acht Computer wird ein Durchschnittsverbrauch von 2,4 KWh und für die Bildschirme 1,2 KWh berechnet. Menge (Std.) Einheit Preis pro kwh Betrag laufende Betriebskosten: Computer 18 2,4 kwh 0,15 6,48 Bildschirme 18 1,2 kwh 0,15 3,24 Betriebskosten 9,72 Menge (Std.) Preis pro Std. Personal: Arbeitsstunden 27 25,00 675,00 Personalkosten 675,00 Gesamt 684,72 _ Seite 9 von 24

10 Sammeln von Informationen Entwickeln des Cloud Szenarios Systemvorrausetzungen Hardware Auswahl Planung der Installation 1 2 Dokumentation 3 1 Installation u. Konfiguration Evaluation Zusammenfassung 4 2 Evaluationsplan Ergebnis 5 Ende _ Seite 10 von 24

11 Für die Evaluation wird eine Windows Domäne benötigt, die eine Gesamtstruktur auf Basis des Windows Server 2008 R2 voraussetzt. Da die aktuelle Domäne des Kursraumes eine Struktur von Windows Server 2003 besitzt und diese nicht hochgestuft werden kann, wird eine neue Domäne testumgebung.com auf zunächst zwei Kursrechnern erstellt. Die zwei Domänencontroller bekommen die Computernamen DC1 und DC2. Des Weiteren wird ein DNS (Domain Name System) auf DC1 eingerichtet. Dieser erhält eine Forward- und eine Reverse-Lookup Zone. Der Domänencontroller DC2 wird als redundanter DNS funktionieren und bekommt eine sekundäre Forward- und eine sekundäre Reverse-Lookup Zone mit Verweis auf DC1 eingerichtet. Um einen störungsfreien Ablauf zu ermöglichen, werden die benötigten Computer quasi als Insel in ein separates VLAN gestellt: eine Internet-Verbindung sowie Verbindung in das Kursnetz ist für diese Evaluation nicht von Nöten, da alle Installationspakete lokal vorhanden sind. Zusätzliche Programme, die bei der Planung nicht ersichtlich waren, werden noch über einen externen Computer heruntergeladen und über einen USB-Stick installiert. Eine Liste mit der Namensgebung und IP-Adressen befindet sich im Anhang [siehe Anhang Liste IP-Adressen]. Nach erfolgreicher Implementierung der Domäne werden für den weiteren Projektverlauf neben dem Domänenadministrator noch zwei Administratoren hinzugefügt. Für die Administration im Bereich SQL wird der Benutzer sqladmin, für den Bereich VMM- Verwaltungsserver der Benutzer vmmadmin hinzugefügt. Beide werden in die Gruppe Administratoren der Domäne hinzugefügt. Um Installationsabläufe schneller zu realisieren, wird ein Abbild mit Acronis True Image 2012 erstellt, welches die Server 2008 R2 Standard-Installation mit allen Updates beinhaltet. Dieses Image wird auf drei externe Festplatten verteilt, um den Installationsvorgang zu beschleunigen. Es werden sechs Computer mit diesem Image bespielt. Des Weiteren werden der Computername und die TCP/IP Einstellungen jeweils angepasst. Um die Arbeit zu erleichtern, wird bei jedem Computer der Firewall-Dienst deaktiviert, was Zeit spart. Die Installation von SQL Server 2008 R2 kann für dieses Projekt mit den Standardeinstellungen geschehen. Lediglich die Instanz und die Datenbankadministratoren werden individuell gesetzt: die Instanz bekommt den Namen EVCLOUD, als Datenbankadministrator dient ein Domänenadministrator sqladmin, den ich im Vorfeld (s. 3.1) schon angelegt habe. Der Installationspfad von Microsoft SQL Server 2008 R2 befindet sich bei dieser Installation unter dem Standardpfad C:\Programe Files\ Microsoft SQL Server\. Während der Installation von System Center 2012 wurde festgestellt, dass TCP/IP für den SQL Server-Dienst aktiviert werden muss. Des Weitern wurde entdeckt, dass bei einem Datenbank-Connect vom System Center keine Pakete am SQL Server ankamen. Dies wurde herausgefunden durch das Programm Wireshark, einem Netzwerk- _ Seite 11 von 24

12 Analysetool. Beide Probleme konnten mithilfe des Server Configurations Manager (ein Verwaltungstool von SQL Server) gelöst werden, indem TCP/IP für den SQL Server-Dient aktiviert wurde. Das zweite Problem wurde dahingehend behoben, dass von dynamischer Port-Wahl auf einen statischen Port umgestellt wurde. Hierfür wurde der am häufigsten verwendete SQL-Port gewählt, welcher der Port 1433 ist. Nun arbeitet der SQL Server einwandfrei und nimmt die Pakete des System Center problemlos an. Der erste Schritt bei dieser Installation ist das Hinzufügen der Server Rollen Hyper-V und IIS 7.0. Ich wähle den Computer sc.testumgebung.com aus.aus dem System Center 2012 Paket benötige ich zu Anfang lediglich den Virtual Machine Manager (VMM), der das Grundgerüst der private Cloud bildet. Nach Entpacken und Starten der Installationsdateien bekommt man ein Auswahlmenü, in dem drei Komponenten zur Verfügung stehen. Der VMM-Verwaltungsserver, welcher den zentralen Verwaltungsserver der private Cloud darstellt, eine VMM-Konsole zum Verwalten des VMM-Servers und ein Self-Servie-Portal. Letzteres ist eine Web Verwaltungs-Plattform, über die der VMM-Server von einem beliebigen Ort verwaltet werden kann. Ferner dient diese Plattform dem Endbenutzer, der sich dort mit einem Login anmelden kann, von dem er auf seine Services wie Iaas*, PaaS* und SaaS* zugreifen kann. Nach dieser Auswahl muss den AGB s und der Lizenzvereinbarung zugestimmt werden, um die Installation fortsetzten zu können. Als Installationspfad wurde der Standardwert genommen: C:\Program Files\Microsoft System Center 2012\ Virtual Machine Manager\. Das Programm überprüft nun, ob die vorhandenen Softwarevorrausetzungen erfüllt sind. Hier wurde ermittelt, dass das.net Framework* 3.5 SP1 nicht vorhanden war. Des Weiteren fehlte das AIK*, die beiden Dienste W3SVC* und IISADMIN*. Bei der Problemlösung wurde das.net Framework* 3.51 und das AIK* installiert. Die beiden fehlenden Dienste wurden mittels Erweitern der Rolle IIS 7.0 um die Optionen Anwendungsentwicklung und IIS-Verwaltungskompatibilität ergänzt. Nach einer weiteren Prüfung des VMM-Setups stellt dieses fest, dass ein weiteres Programm nicht installiert ist, welches für den SQL-Connect benötigt wird. Das SQL-Befehlszeilentool 2008 R2* befindet sich im SQL 2008 R2 Feature Pack*, welches bei Microsoft zum Download bereit steht. Um das Befehlszeilentool installieren zu können, wurde als Erstes noch der Native Client* aus dem Feature Pack benötigt, welcher vorher installiert werden musste. Der nächste Schritt war der SQL-Connect. Dort wurde der Servername SQL.testumgebung.com angegeben und der vorher konfigurierte Port Die Anmeldung wurde durch den sqladmin durchgeführt. Der Instanz Name wurde bei richtiger Konfiguration sofort angezeigt und ausgewählt. Lediglich der Namen der zu erstellenden Datenbank wurde noch geändert in VMMDB. Als nächstes folgt eine Übersicht mit Ports, über die der VMM mit anderen Computern kommuniziert. Diese Ports könnten nach Belieben geändert werden, allerdings übernehme ich die Standardeinstellungen, um spätere Konflikte zu vermeiden [siehe Anlage Port-Konfiguration]. Letzter Schritt vor der Installation war schließlich die Namensgebung der VMM-Bibliothek* und eine optionale Freigabe. Im Falle mehrerer Domänen würde diese auf einem Domänencontroller abgelegt werden. Auch ein Domänenadministrator muss angegeben werden, der diesen VMM-Server verwaltet. Zu diesem Zweck wurde der Domänenadministrator mit dem Namen vmmadmin erstellt. Die anschließende Installation dauerte ca. 20 bis 30 Minuten, danach ist der VMM einsatzbereit. _ Seite 12 von 24

13 Nach erfolgreicher Installation wählt der Administrator sich über die Konsole in den VMM- Verwaltungsserver mit dem bei der Installation angegebenen Konto ein. Das Host-Betriebssystem ist bei dieser Evaluation Windows Server 2008 R2 mit Hyper-V. Nach dem Überspielen des Images wird ein Feature hinzugefügt. Dieses Feature ermöglicht es, über mehrere Schnittstellen auf ein Speichermedium zuzugreifen. Es wird das Feature Multipfad E/A* auf dem Host hinzugefügt. Anschließend muss eine Änderung am Distributed Component Object Model kurz DCOM* durchgeführt werden. Dies geschieht mittels des Konfigurationstools dcomcnfg. Im Kontextmenü des Arbeitsplatzes des DCOM-Konfigurationstools werden Eigenschaften ausgewählt. Unter dem Reiter DCOM-Sicherheit bei Start- und Aktivierungsberechtigungen die Schaltfläche Limits bearbeiten auswählen, um dort den Administrator des VMM-Servers hinzuzufügen und mit der Berechtigung Remotestart ausstatten. Um einen Host auf dem VMM-Server hinzuzufügen, wird die Schaltfläche Ressourcen hinzufügen und anschließend neuen Host gewählt. Es erscheint ein Auswahlmenü, in dem folgende Optionen zur Verfügung stehen. Hinzufügen eines Hosts aus: einer sicheren Domäne einer unsicheren Domäne einem anderen Netzwerk Da es sich hierbei um eine sichere Domäne handelt, wird diese Option gewählt. Als Nächstes folgt eine Abfrage des Computernamens, der hinzugefügt werden soll. Hinzugefügt werden kann der Host entweder durch die direkte Eingabe des Computernamens oder über eine Active Directory Abfrage. Das nun folgende Auswahlmenü zeigt alle Computer an, die aufgrund der vorhergehenden Eingabe gefunden wurden. Mit Auswahl der Rechner und Klicken auf hinzufügen werden diese als Host auf dem VVM-Server eingetragen und erscheinen links in der Übersicht. Des Weiteren kann eine Hostgruppe angelegt werden, in welchen die Hosts eingeordnet werden können. Durch diese Methode können theoretisch beliebig viele Hosts addiert werden, allerdings beschränkt Microsoft die maximale Hostanzahl auf 400 und 8000 VMs. Meine folgende Evaluation hat die in 2.4 festgelegten Kriterien als Grundlage. Das Ergebnis dieser Evaluierung ist, dass sich eine private Cloud nicht für den Einsatz am FTU eignet. Bei den Nutzungsmöglichkeiten ist mir aufgefallen, dass eine Cloud nicht implementiert werden kann, da diese ein SAN* benötigt. Eine Nutzung mit Thin-Clients wäre möglich, da dieses Prinzip auf der Virtualisierung beruht und eine Cloud praktisch dies anbietet. Die bestehende Infrastruktur ist ungeeignet, da im Hauptgebäude ein 100 MBit/s Standard zu Grunde liegt, des Weiteren wird der Kursraumtrakt mit einer half duplex* Leitung von 10 MBit/s versorgt. Die bestehenden Leitungen wären schnell überlastet, da der Virtual Machine Manager ständig eine Aktualisierung der Bibliothek, Host und VMs durchführt, sodass hier eine erhöhte Netzlast zu erwarten ist. In welchem Ausmaße diese sein wird, lässt sich nicht abschätzen, da zu viele Faktoren berücksichtigt werden müssen. Ein weiteres Problem ergibt sich daraus, dass über das Netzwerk oftmals mehrere Gigabyte ausgetauscht werden müssen (Implementierung einer VM, Umzug einer VM, ), dies stellt gerade im Kursraumtrakt eine erhebliche Einschränkung da. Am FTU ist eine auf Windows Server 2003 basierende Domänen Gesamt-Struktur vorzufinden, welche für eine Cloud hochgestuft werden müsste. Hier gibt Microsoft eine Struktur auf Basis von mindestens Windows Server 2008 R2 vor. Ein weiteres Problem ist, dass die Domäne für das FTU vom Steinbuch Centre of Computing dem Hauptrechenzentrum des KIT verwaltet wird. Daher ist eine Heraufstufung nicht möglich und somit auch keine Implementierung einer Cloud. _ Seite 13 von 24

14 Das System Center 2012 hat eine Mindestanforderung an das Betriebssystem. Eine Implementierung des System Centers ist nur unter Windows Server 2008 R2 oder höheren Betriebssystem wie Windows 8 Server möglich. Allerdings ist letzteres erst in der Beta- Testphase*. Die Zusammenarbeit mit anderen Systemen hat sich auf zwei beschränkt. Dies sind zum einen Citrix XEN, zum anderen VMWare. Bei diesen Systemen können die virtuellen Maschinen vom System Center mitverwaltet werden. Auch ist es möglich einen Ressourcenpool zu erstellen, auf den das System Center zugreifen kann. Für das System Center 2012 ist ein Lizenzierungsmodell verfügbar, welches nicht klar ersichtlich ist. Jedoch kann durch alte Dokumente aus Zeiten des Release Candidate, kann eine Schätzung erstellt werden, daher können die folgenden Lizenzen vom tatsächlichen Stand abweichen: o Eine Server Lizenz für das System Center 2012, hierbei muss eine Lizenz für das gesamte System Center 2012 erworben werden. o Für jeden weiteren Gast (VM) muss eine Client Lizenz gekauft werden. o Jeder Server der das Betriebssystem Windows Server 2008 R2 hat, benötigt eine Lizenz. o Eine SQL Server 2008 R2 Lizenz wird benötigt. Eine aktuelle Preisangabe ist nur auf Anfrage bei Microsoft möglich, allerdings kann eine Schätzung basierend auf alten Informationen abgegeben werden, welche leider nicht mehr konkret zur Verfügung steht. Nach dieser Schätzung halte ich eine Summe von mehreren zehntausend Euro für nötig, um eine private Cloud zu implementieren. Das System Center 2012 verfügt über mehrere Komponenten, um eine private Cloud optimal zu verwalten. Nicht alle Komponenten des System Center 2012 sind dazu vonnöten. Die nun folgenden Komponenten werden für eine private Cloud benötigt. o Service Manager: Ist die Schnittstelle zwischen dem Anwender und dem Administrator, praktisch ein Serviceprotal. o Virtual Machine Manager: Ist das Grundgerüst der private Cloud. Es verwaltet die VMs, Hosts, Bibliotheken sowie den Netzwerkspeicher. Des Weiteren führt er Load- Balancing* in der Cloud durch. o App Controller: Stellt gewünschte Anwendungen in der Cloud bereit. Die Komponenten für eine Cloud wurden installiert und die grundlegenden Voraussetzungen zu ihrem Betrieb geschaffen. Auf dieser Basis wurde eine Evaluierung durchgeführt. Diese ergab, dass eine private Cloud nicht implementiert werden konnte. Eine Thin-Client Lösung wäre denkbar, allerdings war es mir bei der Evaluierung nur möglich VMs auf den Hosts zu erstellen und nicht in der Cloud, da dies ein SAN benötigt. Des Weiteren konnte festgestellt werden, dass eine Verwendung mit den vorhandenen ESXi-Servern grundsätzlich möglich ist. Da eine private Cloud nicht implementiert wurde, konnte keine Backuplösung erforscht werden, grundsätzlich ist dies mit einer Cloud aber möglich. In meiner Analysephase stellte ich fest, dass die Software- und Systemvoraussetzungen in die Planung mitaufgenommen werden mussten. Hierbei plante ich eine Stunde mehr ein. Die Realisierungsphase dauerte aufgrund einer längeren Evaluation zwei Stunden länger als gedacht, allerdings konnte ich bei der Dokumentation zwei Stunden einplanen. _ Seite 14 von 24

15 Abschließend lässt sich sagen, dass eine Cloud Lösung für das FTU vorerst nicht in Frage kommt, da es unüberschaubare Kosten mit sich bringen würde. Zum Einen wäre die Anschaffung eines SANs vonnöten, zum Anderen eine neue Infrastruktur für das gesamte FTU. Eine Verwendung des ungenutzten Plattenspeichers der Workstations ist nicht möglich, da die Cloud nur mit einem SAN funktionieren kann. Die Kosten für eine Umsetzung einer private Cloud würden sich Schätzungen zufolge auf mehrere zehntausend Euro aufsummieren. Ferner ist Microsofts private Cloud auf Rechenzentren ausgelegt, deshalb würde sich ein Einsatz am FTU nicht lohnen. Durch ständige Tests und Überprüfung des Netztwerkverkehrs wurde ein reibungsloser Ablauf garantiert. Ich erachte dieses Projekt in naher Zukunft als nicht umsetzbar, da für diese Lösung neue Ethernet- Kabel im Kursraumtrakt verlegt werden müssten. Des Weiteren wären neue Switches vonnöten. Auch die Anschaffung eines SANs würde keine rentablen Vorteile bieten. Wie schon in 4.2 erwähnt, ist die private Cloud auf Rechenzentren mit mehr Kapazität ausgelegt. Eine Thin-Client Lösung über ESX erachte ich meiner Meinung nach als sinnvoller und kostengünstiger. Eine Backup-Lösung könnte durch andere Systeme durchgeführt werden, die nicht so kostenintensiv sind wie eine Cloud. _ Seite 15 von 24

16 In dieser Dokumentation wird beschrieben, wie eine Installation von Windows Server 2008 R2, System Center 2012 Virtual Machine Manger mit Self-Service-Portal 2.0 und Microsoft SQL Server 2008 R2 durchzuführen ist, mit einigen Beispielen. Welche System- und welche Softwarevorrausetzungen mindestens erfüllt sein müssen, werden in den nachfolgenden Erläuterungen näher beschrieben. Die Microsoft private Cloud setzt sich aus drei grundlegenden Elementen zusammen: 1. Zum einen das Betriebssystem Windows Server 2008 R2 Standard mit Hyper-V Rolle 2. System Center Virtual Machine Manager 2012 (SCVMM) mit Self-Service Portal 2.0 (SCMMSSP) 3. Microsoft SQL Server 2008 R2. Außerdem wird eine Windows Server 2008 R2 Domänen-Gesamtstruktur benötig. Folgende minimale Hardware wird vorausgesetzt: _ Seite 16 von 24

17 Unterstützte Prozessoren: Prozessor Taktfrequenz: RAM: LAN: Intel und AMD jeweils mit x64 Architektur 1,4 GHz 1 GB 100 MB/s Die Installation von SQL Server 2008 R2 kann mit den Standardeinstellungen geschehen. Lediglich die Instanz und die Datenbankadministratoren werden individuell gesetzt: die Instanz bekommt einen Namen Ihrer Wahl, als Datenbankadministratoren dient ein Domänenadministrator dieser sollte am besten im Vorfeld schon angelegt werden. Der Installationspfad von Microsoft SQL Server 2008 R2 befindet sich unter dem Standardpfad C:\Programe Files\ Microsoft SQL Server\, dieser kann in einen beliebigen Pfad geändert werden. Es ist sicherzustellen, dass auf dem angegebenen Pfad mindestens 1,5 GB freier Speicherplatz zur Verfügung steht. Nach Abschluss der Installation ist sind zwei Konfigurationen vorzunehmen. Einerseits muss für die Verwendung des SQL Servers das Protokoll TCP/IP aktiviert werden, andererseits wird empfohlen den dynamischen SQL-Port als statischen Port zu konfigurieren. Mit dem SQL-Servertool Server Configurations Manager das mitinstalliert wurde, können beide Konfigurationen unter der Rubrik SQL Server-Konfiguration durchgeführt werden. Hierzu werden die Eigenschaften über das Kontextmenü der TCP/IP Einstellungen aufgerufen. Das nun erscheinende Fenster beinhaltet zwei Reiter mit den Namen Protokoll und IP-Adressen. Bei Aktiviert, wird nun der Wert auf Ja gesetzt. Für die Auswahl eines statischen Ports, wird der Reiter IP-Adressen gewählt und dort unter der Rubrik IPALL bei TCP-Port ein beliebiger Port gewählt. Mit einem Klick auf OK ist die Konfiguration des SQL Servers abgeschlossen. Sollte der dynamische Port beibehalten werden, so steht dieser bei Dynamische TCP-Ports. Zur Vereinfachung der Installation und dem späteren Betrieb, wird der Firewall-Dienst unter Windows Server deaktiviert. Diese Einstellung wird bei allen weiteren Servern vorausgesetzt. Des Weiteren müssen SQL Server und System Center 2012 auf getrennten Servern installiert werden Folgende Komponenten werden für die Installation benötigt: - Windows AIK* - Microsoft.NET Framework* SQL Befehlszeilentool* - SQL Native Client* - Neuer Domänenadministrator Diese Komponenten sind vor der Installation des System Center 2012 zu installieren. Die Programme AIK und.net Framework 3.51 können vom offiziellen Webauftritt heruntergeladen werden. Das SQL Befehlszeilentool sowie der SQL Native Client, sind in dem SQL Server 2008 Feature Pack R2 enthalten und können ebenfalls bei Microsoft heruntergeladen werden. Vor der Installation des SQL Befehlszeilentools muss der SQL Native Client installiert werden. Der erste Schritt bei dieser Installation ist das Hinzufügen der Server Rollen Hyper-V und IIS 7.0. Des Weiteren werden die Dienste W3SVC und IISADMIN benötigt. Die beiden fehlenden Dienste werden mittels erweitern der Rolle IIS 7.0 um die Optionen Anwendungsentwicklung und IIS- Verwaltungskompatibilität ergänzt. Aus dem System Center Paket benötigt man zu Anfang lediglich den Virtual Machine Manager (VMM), der das Grundgerüst der private Cloud bildet. Nach Entpacken _ Seite 17 von 24

18 und Starten der Installationsdateien, bekommt man ein Auswahlmenü, in dem drei Komponenten zur Verfügung stehen. Der VMM-Verwaltungsserver, welcher den zentralen Verwaltungsserver der private Cloud darstellt, eine VMM-Konsole zum Verwalten des VMM-Servers und ein Self-Servie-Portal. Letzteres ist eine Web Verwaltungs-Plattform, über die der VMM-Server von einem beliebigen Ort verwaltet werden kann. Ferner dient diese Plattform dem Endbenutzer, der sich dort mit einem Login anmelden kann, von dem er auf seine Services wie Iaas, PaaS und SaaS zugreifen kann. Nach dieser Auswahl muss den AGB s und der Lizenzvereinbarung zugestimmt werden, um die Installation fortsetzten zu können. Als Installationspfad gilt der Standardwert: C:\Program Files\Microsoft System Center 2012\ Virtual Machine Manager\, dieser kann natürlich beliebig geändert werden. Es ist darauf zu achten, dass mindestens 15 GB freier Speicherplatz zur Verfügung steht. Der nächste Schritt ist ein SQL-Connect. Dort wird der Servername des SQL Servers angegeben und der Falls vorher konfigurierte Port. Sollte eine dynamische Port Wahl bestehen, ist dieser in Erfahrung zu bringen und einzugeben. Das Herausfinden des SQL Ports geschieht durch das SQL Servertool Server Configurations Manager. Die Anmeldung am SQL Server wird durch den in der SQL Installation angegebenen Administrator durchgeführt. Der Instanz Name wird bei richtiger Konfiguration sofort angezeigt und ausgewählt. Der Name der späteren Datenbank kann in einen beliebigen Wert geändert werden. Als nächstes folgt eine Übersicht mit Ports, über die der VMM mit anderen Servern kommuniziert. Diese Ports könnten nach Belieben geändert werden, allerdings wird empfohlen, die Standardeinstellungen beizubehalten, um durch vergessen der Ports unnötigen Konfigurationsaufwand zu haben. Letzter Schritt vor der Installation ist schließlich die Namensgebung der VMM-Bibliothek* und eine optionale Freigabe. Im Falle mehrerer Domänen, kann diese auf einem Domänencontroller abgelegt werden. Auch ein Domänenadministrator muss angegeben werden, der diesen VMM-Server Verwaltet (s. benötigte Komponenten). Die anschließende Installation dauert ca Minuten, danach ist der VMM einsatzbereit. Nach erfolgreicher Installation wählt der Administrator sich über die Konsole in den VMM- Verwaltungsserver mit dem bei der Installation angegebenen Konto ein. Ein Host darf nicht der VMM- Server oder der SQL Server sein. Das Host-Betriebssystem ist bei dieser Evaluation Windows Server 2008 R2 mit Hyper-V. Nach erfolgreicher Installation, wird ein Feature hinzugefügt. Dieses Feature ermöglicht es, über mehrere Schnittstellen auf ein Speichermedium zuzugreifen wie z.b. SAN. Es wird das Feature Multipfad E/A* auf dem Host hinzugefügt. Anschließend muss eine Änderung am Distributed Component Object Model kurz DCOM* durchgeführt werden. Dies geschieht mittels des Konfigurationstools dcomcnfg. Im Kontextmenü des Arbeitsplatzes des DCOM-Konfigurationstools werden Eigenschaften ausgewählt. Unter dem Reiter DCOM-Sicherheit bei Start- und Aktivierungsberechtigungen, die Schaltfläche Limits bearbeiten auswählen, um dort den Benutzer des VMM-Servers hinzuzufügen und mit der Berechtigung Remotestart ausstatten. Um einen Host auf dem VMM-Server hinzuzufügen, wird die Schaltfläche Ressourcen hinzufügen und anschließend neuen Host gewählt. Es erscheint ein Auswahlmenü, in dem folgende Optionen zur Verfügung stehen. Hinzufügen eines Hosts aus: einer sicheren Domäne einer unsicheren Domäne einem anderen Netzwerk _ Seite 18 von 24

19 In diesem Fallbeispiel gehen wir davon aus, das eine sichere Domäne als Umgebung dient. Deshalb wird die Option aus einer sicheren Domäne gewählt. Als Nächstes folgt eine Abfrage des Computernamens, der hinzugefügt werden soll. Hinzugefügt werden kann der Host entweder durch die direkte Eingabe des Computernamens oder über eine Active Directory Abfrage. Das nun folgende Auswahlmenü zeigt alle Computer an, die aufgrund der vorhergehenden Eingabe gefunden wurden. Mit Auswahl der Rechner und klicken auf hinzufügen werden diese als Host auf dem VVM-Server eingetragen. Die Host können durch diese Methode theoretisch beliebig viele addiert werden, allerdings beschreibt Microsoft die maximale Hostanzahl auf 400 und 8000 VMs. Eine weitere Konfiguration einer private Cloud war mir nicht möglich, da mir die Anbindung an ein SAN gefehlt hat und ich somit keinen Speicherpool erstellen konnte, welcher der Cloud zu Grunde liegt. _ Seite 19 von 24

20 Anlage Kostenvoranschlag der Firma Magic: Anlage Port-Konfiguration des VMM-Verwaltungsservers: Portkonfiguration des Verwaltungsservers Beschreibung Port Kommunikation mit der VMM-Konsole 8100 Kommunikation mit Agents auf Hosts und Bibliotheksservern 5985 Dateiübertragung an Agents auf Hosts und Bibliotheksserver 443 Kommunikation mit Windows-Bereitstellungsdiensten 8102 Kommunikation mit Windows PE-Agents (Windows Preinstallation Environment) 8101 Kommunikation mit Windows PE-Agent für Zeitsynchronisierung 8103 _ Seite 20 von 24

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