Redundanzen. Verfügbarkeit = MTBF / (MTBF + MTTR)

Transkript

1 Allgemein: Der Begriff Redundanz stammt aus dem Lateinischen (v. lat. Redundare) und bedeutet im Überfluss vorhanden sein. Im IT und Telekommunikationsbereich versteht man unter dem Begriff der Redundanz das zusätzliche Vorhandensein funktional gleicher oder vergleichbarer Ressourcen eines technischen Systems. Mit der Schaffung zusätzlicher Ressourcen verbessert man die Ausfall- bzw. Betriebssicherheit. Je höher die Redundanzen ausgelegt sind, desto besser ist die allgemeine Verfügbarkeit der Systeme. Verfügbarkeit: Hieraus haben sich folgende Rechengrundlagen für die Verfügbarkeit ergeben: Verfügbarkeit = MTBF / (MTBF + MTTR) MTBF = Mean Time Between Failures (Mittlere Betriebsdauer zwischen Ausfällen System) MTTR = Mean Time To Repair (Mittlere Reparaturzeit nach einem Ausfall eines Systems Service / Reaktionszeiten) Redundanzarten: Prinzipiell wird zwischen den nachfolgenden Redundanzen unterschieden: - Versorgungsredundanz - Geräteredundanz - Wegeredundanz - Standortredundanz - Funktionale Redundanz Jede einzelne Variante variiert zusätzlich noch im Aufbau und Einsatzbereich. In der Praxis zeigt sich, dass einseitige Redundanzen oft unwirksam sind, daher bauen die meisten Redundanzkonzepte aufeinander auf und sind in der Praxis sehr individuell. Einseitige zweiseitige Redundanz: Insbesondere bedarf es bei einem intelligenten Redundanzsystemen einer zweiseitigen Betrachtung. Eine perfekte, auf mehreren Stufen aufbauende einseitige Redundanz bringt nicht die gewünschte Verfügbarkeit, wenn die Gegenstelle nicht ebenfalls im gleichen Maße redundant aufgebaut ist. Single Point of Failure (SPOF) Hochverfügbarkeit: Bei komplexen Redundanzkonzepten versucht man den sogenannten Single Point of Failure (einen Bestandteil, dessen Ausfall den kompletten Ausfall des Gesamtsystems nach sich ziehen würde) weitestgehend auszuschließen. Bei hochverfügbaren Systemen muss darauf geachtet werden, dass alle Komponenten inklusive der Gegenstelle(n) redundant ausgelegt sind. Mit dem Streben nach einer Ausfallsicherheit von > 99,xx % steigen die Kosten für die Realisierung des Redundanzkonzeptes. Daher sollte bei jedem Redundanzkonzept eine Risikobetrachtung in Relation mit einer wirtschaftlichen Betrachtung gemacht werden.

2 Versorgungsredundanz: Unter einer Versorgungsredundanz versteht man den Einsatz mindestens zweier verschiedener Versorgungsquellen (Telekommunikation, Stromzufuhr, Klimatisierung...) im Parallelbetrieb. - Sollte ein Versorgungsquelle ausfallen, steht eine zweite Quelle zur Verfügung. - Unabhängige, getrennte Stromversorgung (Steckdosen- Stromkabeldefekt, Sicherung löst aus, ) - Unabhängige Klimasysteme - Ausfall eines Klimagerätes (Überhitzung der Geräte...) - Unterbrechungsfreie Wartungen. Die zweite Quelle kann im laufenden Betrieb problemlos repariert oder ausgetauscht werden. Abbildung zeigt exemplarisch eine redundante Stromversorgung. Erklärung: Bei einer Versorgungsredundanz kommen verschiedene Versorgungsquellen zum Einsatz. Hierbei setzt man auf eine Kreuzanbindung. Alle Geräte werden doppelt an verschiedene Versorgungsquellen angebunden. Fällt ein Versorgungsweg aus, steht noch der zweite Versorgungsweg zur Verfügung. Damit wird ein SPOF unwahrscheinlicher.

3 Geräteredundanz: Unter einer Geräteredundanz versteht man den Einsatz mindestens zweier verschiedener Geräte (Hardware) im Parallelbetrieb. - Redundante Kundenübergabe - Absicherung, falls ein Gerät defekt sein sollte (z.b. Technischer Fehler, Elementarschaden etc.) - Portabsicherung, falls ein Port defekt sein sollte - Unterbrechungsfreie Wartungen. Das zweite Gerät kann im laufenden Betrieb problemlos repariert oder ausgetauscht werden - Relativ kostengünstig und einfach zu realisieren Abbildung zeigt exemplarisch eine Geräte- und Stromversorgungsredundanz. Erklärung: Bei einer Geräteredundanz setzt man mindestens zwei verschiedene Geräte (Router, Netzteile, Netzwerkkarten...) ein, um eine Ausfallsicherheit zu gewährleisten. Die sogenannte Diversität spielt eine zusätzliche Rolle. Hierbei baut man parallele Systeme unterschiedlichen Aufbaues, ggf. unter Einsatz verschiedener Hersteller und Lieferanten, die die gleiche Aufgabe erledigen. Damit wird ein SPOF unwahrscheinlicher.

4 Wegeredundanz: Unter einer Wegeredundanz versteht man die Zuführung mindestens zweier verschiedener Versorgungsquellen (Telekommunikation, Stromzufuhr, Klimatisierungen...) auf unterschiedlichen Wegen. Hierbei unterscheidet man: 1. Zweite Leitung läuft einen anderen Weg, trifft sich aber bei der Hauseinführung Absicherung, falls komplettes Rohr beschädigt wird (z.b. bei Bauarbeiten) 2. Zweite Leitung läuft einen anderen Weg und kommt durch eine andere Hauseinführung ( mind. 5m Abstand von der anderen Leitung) ins Gebäude. Absicherung, falls die Hauseinführung beschädigt sein sollte. Zur Beachtung: Bei einer Wegeredundanz ist es wichtig darauf zu achten, dass die beiden unterschiedlichen Wegeführungen nicht dem gleichen Ziel zugeführt werden. ( Zweiseitige Betrachtung) Bsp: Eine redundante Anbindung an ein Telekommunikationsnetz (Backbone) mit einer getrennten Wegeführung sollte möglichst an zwei unterschiedliche Netzknotenpunkte (POPs) erfolgen. Nur somit ist gewährleistet, dass die Redundanz auch innerhalb des Netzbetreibers vorhanden ist. Würde man die getrennte Wegeführung an einem Netzknotenpunkt zusammenführen, hätte man zwar den Weg ins Netz redundant ausgelegt, aber immer noch einen Single Point of Failure (SPOF) am Netzknotenpunkt. - Absicherung, falls eine Leitung defekt sein sollte - Absicherung, falls eine Hauseinführung beschädigt wird (z.b. Baumaßnahmen oder Schäden am Gebäude, Feuer, ) - Unterbrechungsfreie Wartungen. Zweite Leitung oder Hauseinführung kann im laufenden Betrieb problemlos repariert werden Abbildung zeigt exemplarisch eine Geräte-, Strom- und Wegeredundanz (TK-Leitungsredundanz).

5 Standortredundanz: Unter einer Standortredundanz versteht man die Unterbringung der Systeme auf verteilten Standorten. Parallelbetrieb der Systeme an mindestens zwei verschiedenen Standorten. - Sollte ein Standort inkl. der Systeme komplett ausfallen, kann der Betrieb an einem zweiten Standort fortgeführt werden. - Lastenverteilung Abbildung zeigt exemplarisch eine Geräte-, Strom-, Wege- (TK-Leitung) und Gebäuderedundanz. Standortkombinatorik Unter der Standortkombinatorik versteht man den Betrieb der Systeme verteilt auf mehrere Standorte. Dies bietet eine extreme Ausfallsicherheit und somit bestmöglichen Schutz für Daten und den Betrieb. Eine redundante Vernetzung verschiedener Rechenzentren bietet weitere Vorteile, wie beispielsweise eine dynamische Lastenverteilung oder zeitlich gesteuerte Prozessoptimierungsmöglichkeiten.

6 Funktionale Redundanz: Bei einer funktionalen Redundanz setzt man verschiedene Systeme (Software, Routingvarianten etc.) ein, die den Betrieb sicherstellen. Es gibt die verschiedensten Arten und Ansätze von funktionellen Redundanzen. Dies können verschieden Betriebssysteme, Softwarelösungen, Routingtechniken usw. sein. Beispiel: Ein Beispiel für eine funktionelle Redundanz ist der Einsatz einer IP-Gateway Redundanz. In diesem Fall wird auf zwei Coreroutern eine virtuelle Gateway Adresse hinterlegt. In einem Fehlerfall (Wegfall des ersten Corerouters) übernimmt der zweite Corerouter die kompletten Routingaufgaben. Basierend auf diesem System können auch weitere Loadbalancing -Routinen eingerichtet werden und somit eine Lastenverteilung des IP-Traffics erzielt werden. Prinzipiell sollte bei professionellen Redundanzkonzepten die zweiseitige Betrachtung herangezogen werden und im Detail die Gegebenheiten und Möglichkeiten bspw. eines Backbones oder eines gesamten TK-Netzes in die Planung einfließen.