Werner Rudolf Seite 1. Hochverfügbarkeitstechnologien in der IT

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1 Seite 1 Hochverfügbarkeitstechnologien in der IT

2 Seite 2 Hochverfügbarkeitstechnologien

3 Seite 3 Hochverfügbarkeitstechnologien Agenda Einführung (Grundbegriffe, Kenngrößen etc.) Einordnung verschiedener HV-Technologien Cluster-Technologien HA-Cluster, Dispatched Cluster, Applikations-Cluster HV mit virtuellen Maschinen Hochverfügbare und katastrophensichere Netze Distributed File System (DFS) Software-Probleme und Gegenmaßnahmen Zusammenfassung Beantwortung von Fragen

4 Seite 4 Einführung Definition Hochverfügbarkeit (HA = High Availability) Unter Hochverfügbarkeit versteht man die Fähigkeit eines Systems, bei Ausfall einzelner Ressourcen (z.b. Server, Storage, Netzwerk, Software,...) seine Funktion ohne Eingriff von außen in relativ kurzer Zeit ohne Datenverlust wiederherzustellen.

5 Seite 5 Einführung Katastrophenvorsorge (1) Katastrophenvorsorge Vorsorge gegen den gleichzeitigen Ausfall mehrerer Systeme, beispielsweise eines gesamten Rechenzentrums, z.b. durch Feuer, Wasser, Terroranschläge, Erdbeben. Im K-Fall werden höhere Wiederanlaufzeiten sowie ein eingeschränkter Betrieb akzeptiert.

6 Seite 6 Einführung Katastrophenvorsorge (2) Backup an einen entfernten u. sicheren Ort Daten online zu einem entfernten Ort spiegeln Einsatz eines Notfall-Rechenzentrums eines Dienstleisters (Provider) Redundante Systeme in zwei getrennten Brandabschnitten Redundante Systeme in zwei getrennten Rechenzentren einfache Maßnahmen mit geringer Vorsorgewirku ng aufwendige Maßnahmen mit hoher Vorsorgewirku ng

7 Seite 7 Einführung Kenngrößen (1) MTBF = Mean Time Before Failure Mittlerer Zeitabstand zwischen dem Auftreten zweier aufeinander folgender Fehler MTTR = Mean Time To Repair Mittlerer Zeitbedarf für Erkennung, Diagnose, Reparatur, Inbetriebnahme Systemverfügbarkeit A = MTBF MTBF + MTTR

8 Seite 8 Einführung Kenngrößen (2)

9 Seite 9 Einführung Kriterien und Einflussfaktoren Hardware der beteiligten Systeme Software der beteiligten Systeme Gebäudetechnik im RZ Klimaanlage im RZ, Unterbrechungsfreie Stromversorgung, Zugangskontrolle Verbindungen zwischen hochverfügbaren Systemen LAN, SAN, WAN Sicherheit Firewall, Virenschutz, Patch-Management Administration Kompetenz + Vertrauenswürdigkeit der Administratoren

10 Seite 10 Einführung Berechnung der Verfügbarkeit (1) A 1 = MTBF MTBF + MTTR

11 Seite 11 Einführung Berechnung der Verfügbarkeit (2) A 1 = MTBF MTBF + MTTR A = A A... ges 1 2 A n

12 Seite 12 Einführung Berechnung der Verfügbarkeit (3)

13 Seite 13 Einführung Berechnung der Verfügbarkeit (4) A ges = 1 (1 A ) (1 A2 )... (1 A 1 n )

14 Seite 14 Einführung Berechnung der Verfügbarkeit (5) Ages = A1 ges A2 ges A ges = ( 1 (1 A ) (1 A12 )... (1 A1 n )) (1 (1 A21) (1 A22 )... (1 A2 11 n ))

15 Seite 15 Einordnung verschiedener HV-Technologien

16 Seite 16 Einzelsystem mit redundanten Komponenten Beispiele Server Redundante Netzteile, Lüfter, NICs, HBAs, ECC-Speicher Plattenspeichersysteme RAID+ Hot Spare Redundante Stromversorgung Redundante Controller mit gespiegelten Caches Redundante Datenpfade Konfigurationsänderungen im Online-Betrieb Erweiterungen bzw. Austausch von Komponenten im Online- Betrieb Unterbrechungsfreie Firmware Updates (mit Rollback-Möglichkeit)

17 Seite 17 HA-Cluster Einordnung aus der Sicht der Server- Infrastruktur (BMW-IT) Server Infrastruktur Hardware-Cluster Applikations-Cluster Einzel-Server Dispatched Cluster HA-Cluster

18 Seite 18 Prinzip des HA-Clusters mit gemeinsamer Quorum LAN Knoten 1 Knoten 2 Quorum

19 Seite 19 Katastrophensicherer HA-Cluster ohne SPOF LAN Knoten 1 Knoten 2 Fabric1 Fabric2 Quorum Quorum

20 Seite 20 Katastrophensicherer HA-Cluster mit Majority Node Set Quorum Quorum LAN Quorum Quorum Quorum Quorum Fabric1 Fabric2

21 Seite 21 Fragen, die beim Einsatz von HA-Clustern geklärt werden sollten (1) Sind die Applikationen Cluster tauglich? falls ja, sind spezielle Anpassungen nötig? Sind alle wichtigen Fehlerszenarien getestet? Können die Administratoren damit umgehen? Gibt es Durchführungsanweisungen? Haben die Administratoren diese Operationen am realen System (Testumgebung) eingeübt? Welche Konsequenzen hat ein Failover für die Anwender? Sind die Kapazitäten im Fehlerfall ausreichend?

22 Seite 22 Fragen, die vor dem Einsatz von HA-Clustern geklärt werden sollten (2) Sind die ermittelten Failover-Zeiten für die Anwender akzeptabel? Gibt es noch SPOFs? Sind Rolling Upgrades möglich? Wie können weitere Knoten hinzugefügt werden? Inwieweit unterstützen die Hersteller die Kombination der eingesetzten Produkte?

23 Seite 23 Dispatched Cluster Einordnung aus der Sicht der Server-Infrastruktur (BMW-IT) Server Infrastruktur Hardware-Cluster Applikations-Cluster Einzel-Server Dispatched Cluster HA-Cluster

24 Seite 24 Dispatched Cluster Grundprinzip

25 Seite 25 Dispatched Cluster Funktionsprüfung (Health Check) Einfacher PING Erreichbarkeit bestimmter Ports Gründliche Prüfung der Applikation per Skript

26 Seite 26 Dispatched Cluster Lastprüfung Anzahl der Sitzungen Anzahl der Sitzungen mit Gewichtung Schnellste Antwort Agenten auf Cluster-Server Kombination aus obigen Verfahren

27 Seite 27 Dispatched Cluster Persistenz (Affinität, Persistancy, Stickiness) Layer-3-Persistenz URL-Variablen-Persistenz Cookie-Persistenz SSL-Sitzungspersistenz

28 Seite 28 Dispatched Cluster mit Software Load Balancing

29 Seite 29 Dispatched Cluster mit HW-LV und Direct Server Return (DSR)

30 Seite 30 Dispatched Cluster mit NAT

31 Seite 31 Gegenüberstellung HA-Cluster / Dispatched Cluster

32 Seite 32 Applikations-Cluster Einordnung aus der Sicht der Server-Infrastruktur (BMW-IT) Server Infrastruktur Hardware-Cluster Applikations-Cluster Einzel-Server Dispatched Cluster HA-Cluster

33 Seite 33 Applikations-Cluster Beispiele Beim Applikations-Cluster sorgt die Applikations selbst für die Hochverfügbarkeit der Server. 1. Beispiel: Citrix Terminal Service 2. Beispiel: Microsoft Active Directory Nicht selten gibt es bei Applikations-Clustern Single Master Rollen, die mit klassischen HV-Technologien hochverfügbar gemacht werden müssen.

34 Seite 34 HV mit virtuellen Maschinen (1)

35 Seite 35 HV mit virtuellen Maschinen (2)

36 Seite 36 HV mit virtuellen Maschinen (3)

37 Seite 37 Hochverfügbare Netze Struktur B ohne Lastverteiler

38 Seite 38 Hochverfügbare Netze Struktur B mit Lastverteiler

39 Seite 39 Hochverfügbare Netze Struktur C ohne Lastverteiler

40 Seite 40 Hochverfügbare Netze Struktur C mit Lastverteiler

41 Seite 41 Hochverfügbare Netze Logische Sicht der Strukturen B und C

42 Seite 42 Hochverfügbare Netze Gesamtstruktur (1)

43 Seite 43 Hochverfügbare Netze Gesamtstruktur (2)

44 Seite 44 Hochverfügbare Netze Gesamtstruktur (3)

45 Seite 45 Hochverfügbare Netze Layer 2 Protokolle und Standards (Auszug)

46 Seite 46 Distributed File System (DFS) DFS replication Domain DFS Root Domain DFS Root Link Replica Link Replica FRS replication (if desired) Standalone DFS Root Standalone DFS Root

47 Seite 47 Distributed File System (2) Server1 \\europe\ddfs01 SAP CodeServer BANK RiskMgmt Telebank Projekte DFS replication (two way) Server2 \\europe\ddfs01 SAP CodeServer BANK ProjA ProjB ProjC

48 Seite 48 Gefährdung der Hochverfügbarkeit durch Software-Probleme Gegenmaßnahmen Qualitätssicherung Checkpoint-Technologien Nutzung der SnapShot-Technologie Systems-Management zur Früherkennung von Problemen

49 Seite 49 Hochverfügbarkeitstechnologien Zusammenfassung / Ratschläge Ganzheitliche Betrachtung Anforderungsanalyse Vorauswahl Test - Entscheidung Simulation von Ausfallszenarien Dokumentation Faktor Mensch

50 Seite 50 Hochverfügbarkeitstechnologien Fragen?

51 Seite 51 Zusatzinformationen Availability Environment Classification (AEC) Klassifizierung nach der Harvard Research Group

52 Seite 52 Zusatzinformationen Abhängigkeit von Cluster-Ressourcen Beispiel Verzeichnisfreigabe Verzeichnisfreigabe Ressource Netzwerk Namen Ressource IP-Adressen Ressource Festplatten Ressource

53 Seite 53 Zusatzinformationen Raid 0

54 Seite 54 Zusatzinformationen Raid 1

55 Seite 55 Zusatzinformationen Raid 4

56 Seite 56 Zusatzinformationen Raid 5

57 Seite 57 Zusatzinformationen VLAN (IEEE )

58 Seite 58 Zusatzinformationen VLAN (2)

59 Seite 59 Zusatzinformationen VLAN (3)

60 Seite 60 Zusatzinformationen VLAN (4)

61 Seite 61 Zusatzinformationen VLAN (5)

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