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2 Agenda 1. Laufzeit und Hochverfügbarkeit - Einführung Was ist Hochverfügbarkeit? Warum ist Hochverfügbarkeit wichtig? Verbreitete Legenden 2. Design für maximale Laufzeit Die Kritikalität der PI System Daten Ziel der Hochverfügbarkeit Der 3-Schichten Ansatz 3. Erhöhen der Laufzeit des PI System Die Schritte zum hochverfügbaren System Anwendungsbeispiele 4. Schlussfolgerungen C o p yr i g h t O S Is o f t, L L C. 2

3 1. Laufzeit und Hochverfügbarkeit Copyrig h t 2014 OSIso f t, LLC. 3

4 Was bedeutet Hochverfügbarkeit? Definition: Ein System-Design und die damit verbundene Implementierung, die ein bestimmtes Maß an kontinuierlichem Betrieb sowohl während der Wartung, als auch bei unerwarteten Fehlern und Ausfällen, gewährleistet. Design für eine Verfügbarkeit, bestimmt durch geplante & ungeplante Ausfallzeiten Gebräuchlichste Ansätze sind Replikation und Redundanz Unternehmenskritische Systeme und maximale Laufzeit Gebräuchliche Ansätze: Clusters & Lastverteilung Redundante/ausfallsichere Hardware (z.b. Tandem, Stratus, RAID) C o p yr i g h t O S Is o f t, L L C. 4

5 Ausfälle haben ernsthafte Auswirkungen und verursachen hohe Kosten! 72% der Notrufleitstellen verzeichnen Ausfälle: 57% für 15 Minuten, 26% länger als eine Stunde. 1 Stunde Ausfall = 6 Notrufe 1 $366,363 durchschnittliche Kosten 2 für Systemausfälle 53% der IT-Entscheidungsträger haben zugelassen, dass in ihren Unternehmen in den vergangenen 12 Monaten 3 Daten verloren gegangen sind 670+ American Airlines Flüge wurden abgesagt und über 100,000 Fluggäste waren betroffen, als die Computer-Systeme für 5 Stunden 4 nicht verfügbar waren Footnotes: C o p yr i g h t O S Is o f t, L L C. 5

6 Server- Virtualisierung bringt vollständige Hochverfügbarkeit. Stimmt das? Wahr: Servervirtualisierung bringt signifikante Vorteile für Zuverlässigkeit und Sicherheit Falsch: Der Betreiber bemerkt keine Ausfälle, die kritischen Daten sind immer verfügbar Risiken: Die Live Migration der virtuellen Maschine auf einen anderen Host hilft, dass die virtuelle Umgebung selbst verfügbar bleibt Die Umschaltzeit kann Sekunden, Minuten, und in vielen Fällen sogar länger betragen Komplizierter sind Fehler des Virtualisierungshosts oder der Anlage selbst, wobei die Live Migration nicht zeitnah initiiert werden kann. Das führt zu wesentlich längeren Nichtverfügbarkeiten und gravierenden Dateninkonsistenzen. Copyrig h t 2014 OSIso f t, LLC. 6

7 2. Entwurf für maximale Laufzeit Copyrig h t 2014 OSIso f t, LLC. 7

8 Das PI System ist für viele unserer Kunden unternehmenskritisch Probleme aufdecken Grundlage der operative Strategie Kritikalität der Zugänglichkeit zu Information unmittelbarer Wert Out of the box Daten verschiedenster Quellen Zugänglichkeit von Informationen Menschen und Information Schnelle Implementierung Wert über die Zeit Infrastruktur für Business-Initiativen Betriebsmittelzustand Wirtschaftlichkeitskontrolle Betriebsführung Qualitätssicherung C o p yr i g h t O S Is o f t, L L C. 8

9 Das PI System als Infrastruktur bestimmt die Hochverfügbarkeit Die strategische Bedeutung des PI System führt einerseits zu leistungsstarken komplexen Architekturen, führt aber andererseits auch zusätzliche Fehlerquellen ein. Sicherstellung kritischer Daten. Die Benutzer benötigen maximale Laufzeit und kontinuierlichen Zugriff auf die PI System Daten, um Entscheidungen treffen zu können. Verfügbarkeit: Geplante Wartung: Datenlücken wenn der PI Server heruntergefahren ist. Die Daten werden gepuffert, stehen aber während dieser Zeit nicht zur Verfügung. Obwohl geplant, hat die Wartung Einfluss auf das Tagesgeschäft. Ungeplante Ausfälle stellen das größte Risiko dar: Ausfälle die den Data Collection Node stoppen (permanenter Datenverlust). Ausfall des PI Server Speichers (permanenter Datenverlust aller noch nicht gesicherter Daten). C o p yr i g h t O S Is o f t, L L C. 9

10 Hochverfügbarkeit Anliegen und Ziel Software-basiertes, fehler-tolerantes System Automatisches Umschalten der Interfaces bei Ausfall Datenpufferung PI Server Replizierung PI Data Access Services (Automatische Umschaltung und Lastverteilung) N-Weg Pufferung von Nicht-Interface Daten (z.b. PI-SDK) Promotion von Secondary Nodes bei Ausfall des Primary (konfigurierbar) Nahezu unabhängige, physisch getrennte Server Keine Hardware / Netzwerk Beschränkungen, unbegrenzte Anzahl von Server Nodes Allgemeiner Nutzen Verfügbarkeit: der Nutzer sieht EIN logisches System Skalierbarkeit: die Systemlast kann verteilt werden Flexibilität: passt sich der Systemumgebung an Nutzen für IT und Management Geringere Gesamtbetriebskosten Grundlage für Notfallwiederherstellungspläne Extra Nutzen: Benutzung von Standard Hardware und Software C o p yr i g h t O S Is o f t, L L C. 10

11 Daten Verlust vs. Daten Verfügbarkeit Daten Verlust Daten Verfügbarkeit Betroffene JEDER ist betroffen! VIELE sind betroffen! Beweggründe Niemand will Daten verlieren! Nutzungsprofil der Daten (Echtzeit ) Integrationstiefe der Infrastruktur Fragestellungen Führen Ausfälle/ Störungen an PI Interface oder PI Server zu Datenverlust? Welche Ausfall-Zeit ist für die Nutzer akzeptabel (4 Stunden)? Welcher geschäftliche Schaden entsteht? Risikominimierende Technologie Interface: Daten Puffern Automatisches Umschalten (Redundanz) Datenlücke schließen (History Recovery) automatisches Umschalten der Interfaces (Redundanz) Redundante Anwendungen / High Availability (PI, AF, ACE, Notifications ) C o p yr i g h t O S Is o f t, L L C. 11

12 3. Erhöhung der Verfügbarkeit des PI Systems Copyrig h t 2014 OSIso f t, LLC. 12

13 Echte Datenintegrität und Stabilität: 3-Schichten Ansatz 2. Anwendung (PI System) 1. Speicher und Sicherung 3. Virtualisierung Echte Hochverfügbarkeit erfordert einen Systementwurf der ausfallsicher ist und liefert den Nutzern den Grad an Zuverlässigkeit der benötigt wird, um wichtige Entscheidungen treffen zu können. Copyrig h t 2014 OSIso f t, LLC. 13

14 Schicht 1: Speicher/Sicherung 2.Anwendung (PI System) 3.Virtualisierung 1. Speicher/Sicherung Methode: Ein MUSS um maximale Datenverfügbarkeit zu gewährleisten Nutzung des PI to PI Interfaces als alternative Sicherungsstrategie Letzte Möglichkeit der Sicherung Nutzen: Absicherung gegen menschliche Fehler z.b. das versehentliche Löschen eines Datastreams führt zum Datenverlust auf Primary und Secondary Node Wiederherstellung des PI Server nach (wenig wahrscheinlichen) katastrophalen Ausfällen Stellt die Wiederherstellbarkeit von Datenarchiven UND Konfiguration des PI Server sicher Zusatz: Die Wiederherstellung ist nur so aktuell wie die Häufigkeit der Sicherung C o p yr i g h t O S Is o f t, L L C. 14

15 Schicht 2: Anwendung (PI System) 2.Anwendung (PI System) 3.Virtualisierung 1. Speicher/Sicherung Methode: PI HA Lösung fokussiert sich auf Verfügbarkeit und Ausfallsicherheit der Anwendung System Die Gestaltung des PI Collectives SDK Library ProcessBook, DataLink, RtWebParts, Management Tools - PI server Notifications, point database, ACE, etc. module database, user database, trust table und die meisten Konfigurationstabellen werden im Collective PI Server repliziert Collective Secondary PI Server Interface Failover Primary und Start ohne Verbindung Secondaryzum PI Server PI AF Datenbank Metadataund PI Notifications Metadata werden im PI AF Collective repliziert Nutzen: Liefert Skalierbarkeit und Flexibilität im Sinne der Service Qualität, Redundanz der Applikation, automatisches Interface Failover, und sichert die Datenverfügbarkeit Time-Series Automatisches Umschalten Data der Klienten Startup ohne Verbindung zum Server N-fache Redundanz Heartbeat Aufwand: Replication Höhere Kosten Data und Collection Komplexität & Buffering Replication Copyrig h t 2014 OSIso f t, LLC. 15

16 Schicht 3: Virtualisierung 2.Anwendung (PI System) 1.Speicher/Sicherung 3.Virtualisierung Methode: Mehrere Virtualisierungshosts Verteilung der PI System Komponenten über die Hosts Die Installation anderer Ressourcen verbrauchender Anwendungen auf den VM Hosts ist zu vermeiden Nutzen: Verbesserte Verfügbarkeit und Flexibilität Die Abwesenheit dritter virtueller Gäste garantiert die Performance des PI Servers Verbesserte Ausfallsicherheit durch Benutzung mehrerer Hosts Aufwand: Mehr Hardware für mehr Hosts benötigt Start/Stopp ohne Ausfallzeit ist nicht möglich (der PI Server hält Daten im Hauptspeicher ) Entwurf für maximale Laufzeit Copyrig h t 2014 OSIso f t, LLC. 16

17 RasGas DualDiode OSIsoft PI HA Architektur Fakten: Liefert Flüssigerdgas von Qatar nach Asien, Europe und Amerika Kapazität von 27.1 Millionen Tonnen Flüssigerdgas pro Jahr 75,000 tag PI System Warum Hochverfügbarkeit? Kritikalität : wachsende Anzahl an Nutzern, Interfaces und für RTIS wichtiger Daten, ununterbrochenen Datenstrom Zuverlässigkeit: adressiert den Veralterungsprozess, geschuldet der Alterung der Hardware und PI System Versionen Integrität: nutzt die neuesten PI System Überwachungsmethoden Sicherheit: Nutzung PI System Funktionalität die Datensicherheit Wert: Dedizierte PI System Platform Integrierte Funktionalität minimiert Änderungen am bestehenden Netzwerk Minimale Administrations & Wartungskosten senken die Gesamtkosten Copyrig h t 2014 OSIso f t, LLC. 17

18 Corning Life Sciences (CLS) OSIsoft PI HA Architektur Fakten: Gegründet 1851, Corning ist Marktführer in Special Glass und Keramik Mehr 5 Milliarden USD Revenue, 23,000 Mitarbeiter fokussiert auf Effektivität der Anlagen und Laborgeräte (OEE) Pareto(Ursachen)-Analyse von Ausschuss und Ausfallzeiten Warum Hochverfügbarkeit? Die bestehende PI Server werden als SCADA (und Historian) benutzt und agieren als IO Interface zum MES MES generiert Produkt Etiketten & interagiert mit der Lagerhaltung eine Verfügbarkeit ist unverzichtbar Wert: Zuverlässigkeit (semi-transparentes Umschalten) Datenrettungsunterstützung (mehrere Server an verschiedenen Standorten) Verfügbarkeit während der Wartung ( Rolling Upgrades & Sicherheits-Patches ) Corning Life Sciences HA Topology Copyrig h t 2014 OSIso f t, LLC. 18

19 4. Schlussfolgerungen Copyrig h t 2014 OSIso f t, LLC. 19

20 Eigenschaften eines hochverfügbaren PI Systems Verfügbarkeit Verbindungs- und Umschaltfähigkeit zu redundanten Servern ohne geringste Änderungen an Displays, Tabellen oder Portalseiten durchführen zu müssen Skalierbarkeit Größere oder eine größere Anzahl von Servern befriedigt die steigende Nachfrage nach Speicherplatz, Abfragen und Rechenlast. Zuverlässigkeit Ein Set redundanter PI Server, ein sogenanntes PI Kollektive, nutzt und erweitert die Zuverlässigkeit des zu Grunde liegenden Speichers, der Virtualisierung und Betriebssystemplattform. Eine Online Datensicherung ermöglicht den Ausschluss menschlicher Fehler weitestgehend. Kostensenkung Die Hochverfügbarkeit beeinflusst die Wartung des Systems. Offline Fehlersuche gibt dem Nutzer (und OSIsoft) Zeit zur Analyse und Suche nach der Ursache ohne nachteilige Auswirkungen auf die Nutzer. Datenrettung Die Verteilung der PI Server Nodes auf verschiedene Standorte garantiert Datensicherheit im Katastrophenfall, mit der Option die Daten nahe bei den Nutzern zu haben. Qualität des Service Anforderungen an individuelle Server können durch Verteilung der Nutzerverbindungen zu dedizierten Server Nodes gesteuert werden. Copyrig h t 2014 OSIso f t, LLC. 20

21 Zusammenfassung Das PI System kann für minimales Datenverlustrisiko und hohe Verfügbarkeit konfiguriert werden Keine einzelne Schwachstelle (single point of failure) Toleriert verschiedene gleichzeitige Ausfälle (N-1) Das typische HA System besteht aus folgenden redundanten Komponenten Interface Nodes PI/AF Servers + SQL Servers PI Analytics Servers (ACE & Notifications) PI Visualization Servers Das Nutzungsprofil der Daten, die damit verbundenen Risiken bestimmen in welchem Umfang HA und Redundanz benutzt werden Auch wenn anfangs kein vollständiges HA implementiert werden sollte, erlaubt eine Aufteilung in o.g. Komponenten dessen spätere unkomplizierte Einführung. C o p yr i g h t O S Is o f t, L L C. 21

22 Was sind die nächsten Schritte? Wie können wir helfen? C o p yr i g h t O S Is o f t, L L C. 22

23 Thank you Copyright 2014 OSIsoft, LLC. 777 Davis St., San Leandro, CA 94577

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