SECURITYDAY.07. Linux Hochverfügbarkeit

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1 SECURITYDAY.07 Linux Hochverfügbarkeit Werner Fischer Research & Development Thomas-Krenn.AG Thomas Krenn SECURITYDAY.07, 14. November 2007, Freyung 1/25

2 Agenda 1) Überblick Cluster-Technologien 2) Best Practices HA Clustering 3) Konzept Thomas Krenn Linux HA Cluster 4) Live Demo 5) Management virtueller Umgebungen mit Virtuozzo 6) Hands-On Training 2/25

3 1) Überblick Cluster-Technologien Begriff Clustering High Availability (HA) Cluster Hochverfügbarkeits Cluster Load Balancing Cluster Lastverteilungscluster High Performance Computing (HPC) Cluster Grid Computing 3/25

4 2) Best Practices HA Clustering High Availability (HA) Cluster Ziel: Verfügbarkeit von Serverdiensten erhöhen Eliminierung aller SPOFs (Single Point of Failure) Failover / Switchover 2 Knoten am verbreitetsten (active/passive, acitve/active) Uptime in % Downtime pro Jahr Downtime pro Woche 98 % 7,3 Tage 3 h 22 min 99 % 3,65 Tage 1 h 41 min 99,8 % 17 h 30 min 20 min 10 sec 99,9 % 8 h 45 min 10 min 5 sec 99,99 % 52,5 min 1 min 99,999 % 5,25 min 6 sec 99,9999 % 31,5 sec 0,5 sec 4/25

5 2) Best Practices HA Clustering active/passive vs. active/active bei 2 Knoten: Wann würde active/active einen Nutzen bringen? Wenn jeder der beiden Server zumindest zu 50% ausgelastet ist. Was wäre die Konsequenz bei einem Ausfall? Verbleibender Server hat nicht mehr ausreichend Ressourcen, Dienste können nicht mehr verlässlich betrieben werden. 5/25

6 2) Best Practices HA Clustering Cluster Tests (32 Testfälle) Manual Switchover Tests (2) Power Outage Tests (7) Serial Connection Tests (4) Crossover Network Connection Tests (4) Public Network Connection Tests (9) Shutdown Tests (2) Reboot Tests (2) Hard Drive Outage Tests (2) 6/25

7 2) Best Practices HA Clustering Shared Storage (SAN) vs. Replicated Storgae Shared Storage Shared SCSI, Fibre Channel SAN, iscsi SAN Speichersystem oft SPOF Shared Resource Protection (Node/Resource Level Fencing (STONITH, SCSI Locking), Quorum) Replicated Storage z.b. DRBD (Distributed Replicated Block Device) Speichersystem kein SPOF Kostengünstig Shared Resource Protection weniger kritisch 7/25

8 3) Konzept TK Linux HA Cluster Herausforderungen bei herkömml. HA Clustern: node1 / bin/ etc/ home/ usr/ var/.../ /data node2 Herkömmlicher HA Cluster / bin/ etc/ home/ usr/ var/.../ Anwendungen müssen meist angepasst werden Konfigurationsdateien müssen manuell synchronisiert oder durch symbolische Links ersetzt werden Synchronhaltung von Systemdateien wie /etc/passwd schwierig zeitaufwändig und fehleranfällig -> verursacht Zusatzkosten lokale Daten gesharte Daten 8/25

9 3) Konzept TK Linux HA Cluster Clustering von kompletten virtuellen Maschinen: node1 / bin/ etc/ home/ usr/ var/.../ /data node2 / bin/ etc/ home/ usr/ var/.../ node1 node2 (Basissystem) (Basissystem) /vz/ private/101/root/ bin/ etc/ home/ var/.../ gesamtes Filesystem eines VE gespiegelt Applikationen nur 1x im VE installiert, nicht 2x (auf jedem Node einzeln) Herkömmlicher HA Cluster Virtualisierter HA Cluster 9/25

10 3) Konzept TK Linux HA Cluster 10/25

11 3) Konzept TK Linux HA Cluster Cluster Manager Heartbeat Gegenseitige Überwachung Internet core switch/router switch1 switch2 eth0 eth1 ttys0 eth0 eth1 ttys0 Clusternodes kommunizieren über 3 Pfade: eth0 (UDP) eth1 (UDP) ttys0 (serial) Erreichbarkeit von außen wird über Pingnode überprüft node1 node2 11/25

12 3) Konzept TK Linux HA Cluster Datenreplizierung Netzwerk-RAID1 Dateisystem, z.b. ext3 DRBD /dev/drbd0 primary Disk Treiber TCP/IP DRBD /dev/drbd0 secondary Disk Treiber Schreibzugriffe werden auf beiden Nodes durchgeführt Write-ACK erst wenn Daten auf beiden Nodes geschrieben wurden (DRBD-Protokoll C) Disk Disk Lesezugriffe erfolgen lokal node1 node2 12/25

13 3) Konzept TK Linux HA Cluster Betriebssystemvirtualisierung ermöglicht isolierte Virtual Environments (VEs) Eigene Benutzer, IP-Adressen, Prozesse, Libraries,... bessere Server-Ausnutzung (mehrere VEs) Garantierte Ressourcen (QoS) Verwaltungstools 13/25

14 3) Konzept TK Linux HA Cluster das ist neu beim 2HE Cluster: 64 Bit Basissystem VEs mit 32 und 64 Bit möglich DRBD Version 8.* bis zu 4 TB storage einfache Neuinstallation per DVD VZCC bereits inkludiert zusätzliche Netzwerkkarten möglich NEU: live switchover feature 14/25

15 3) Konzept TK Linux HA Cluster Vorteile: out-of-the-box Cluster sofort einsatzbereit 36 Monate Service & Support bereits inkludiert bei vielen Kunden im Einsatz, intensiv getestet Kernel-Updates werden vor Freigabe 32 Testfällen unterzogen kein dedizierter Testcluster nötig beträchtliche Zeitersparnis technisches Konzept detailliert veröffentlicht 15/25

16 3) Konzept TK Linux HA Cluster Einsatzbereiche: Root-Cluster einzelner Server wird hochverfügbar gemacht VE kann sämtliche Hardware-Ressourcen nutzen Konsolidierungs-Cluster mehrere VEs laufen auf einem Cluster (z.b. 10 VEs) Ausfallsicherheit bei Virtualisierung gebannt clustered VE Hosting Möglichkeit als Provider clustered VEs anzubieten 16/25

17 3) Konzept TK Linux HA Cluster Case Study: Schalk&Friends GmbH HA Cluster löste eine Vielzahl von Einzelsystemen ab Virtualisierungsfunktionen wie etwa Cloning senken Zeitaufwand 17/25

18 3) Konzept TK Linux HA Cluster Inbetriebnahme Cluster: Cluster Quickstart Guide 3 Kommunikationkanäle: serielle Verbindung internes Netzwerk externes Netzwerk redundante Netzteile initiale Konfiguration via Browser Default IP: ,.102 Für weitere Details: Cluster Dokumentation 18/25

19 3) Konzept TK Linux HA Cluster Management Interfaces: Thomas Krenn Cluster Management Virtuozzo Control Center (VZCC) Verwaltung des Clusters Verwaltung von allen VEs Konfiguration der Netzwerkeinstellungen von node1 und node2, Status-Überwachung, usw. Erstellen von neuen VEs, VE Ressourcenkonfiguration, VE Service Level Manager Virtuozzo Power Panel (VZPP) Verwaltung eines einzelnen VEs Starten/Stoppen des VEs, Dateimanager, Erstellung und Restore von VE-Backups, usw. 19/25

20 4) Live Demo Cluster Management Netzteil Ausfall Netzwerk-Ausfall aktiver Knoten Live Switchover Stromausfall aktiver Knoten 20/25

21 5) Management virtueller Umgebungen OS-Virtualisierung Virtuozzo ermöglicht isolierte Virtual Environments (VEs) Eigene Benutzer, IP-Adressen, Prozesse, Libraries,... VE #1 = SVE (Service Virtual Environment) zuständig für Verwaltung der VEs VZCC und VZPP läuft in SVE Verwaltung VEs via GUI (VZCC, VZPP) Verwaltung VEs via Kommandozeile vz* Kommandos (z.b. vzctl, vzpkg) 21/25

22 5) Management virtueller Umgebungen Templates ermöglichen Sharing der Resourcen über VZFS gleiche Dateien in vielen VEs (COW = Copy on Write) Application Templates Applikation, welche in VE installiert werden kann OS Templates: zwei Typen Standard enthält selbst alle notwendigen Dateien EZ Templates initial nur Metadaten (Paketlisten) Dateien von Distributions Mirror geholt alle neuen Distributionen nur mehr als EZ verfügbar 22/25

23 5) Management virtueller Umgebungen Kommandozeile vzctl vzctl set hostname vps.thomas-krenn.com --save vzctl start 101 vzlist # vzlist VEID NPROC STATUS IP_ADDR HOSTNAME 1 45 running localhost running vps.thomas-krenn.com vzpkg für EZ Template Management vzpkg install 101 -p yum Weitere Kommandos siehe VzLinuxReference.pdf 23/25

24 5) Management virtueller Umgebungen Resource Management CPU, Memory, Disk Quota, Prozesse, Netzwerk,... Resource Templates: vps.basic, vps.512mb, vps.2048mb,... ve-vps.tkunlimited64.conf-sample /proc/user_beancounters held, maxheld, barrier, limit, failcnt Detail Infos: VzLinuxResourcesMgmt.pdf Template wird im Hands-On Training erstellt 24/25

25 6) Hands-On Training Details siehe Hand-Out 25/25

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