Shibboleth Clustering und Loadbalancing

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1 Shibboleth Clustering und Loadbalancing STEINBUCH CENTRE FOR COMPUTING - SCC KIT Universität des Landes Baden-Württemberg und nationales Forschungszentrum in der Helmholtz-Gemeinschaft

2 Computercluster Ein Computercluster (kurz Cluster) wird ein Zusammenschluss von mehreren vernetzten Computern genannt, die sich von außen gesehen als ein Computer präsentieren, bzw. einen Dienst erbringen. Cluster Server 2 Client Server 1 Server 3 Server Michael Simon: Shibboleth Clustering und Loadbalancing

3 Sinn eines Clusters Hochverfügbarkeit Ein Dienst kann von jedem Clusterteilnehmer (Knoten) erbracht werden. Bei Ausfall eines einzelnen Knotens kann der Dienst weiter erbracht werden. Loadbalancing Mehrere Anfragen an einen Dienst können gleichzeitig von mehreren Knoten abgewickelt werden, um die Bearbeitungszeit zu senken. Kombination Hochverfügbarkeit und Loadbalancing In vielen Szenarien ist eine Kombination von den beiden Vorteilen erwünscht Michael Simon: Shibboleth Clustering und Loadbalancing

4 Cluster Planung Ein Cluster kann auf verschiedene Arten gebildet werden. Dies ist von der Applikation, aber auch von dem Betriebssystem und der Verfügbarkeit von dedizierter Clusterhardware abhängig. Betrachtung der Applikation: Begrenzt die Applikation die Auswahl der anderen Komponenten? Ist die Applikation selbst Clusterfähig, oder werden Hilfsmittel benötigt? Betrachtung der Abhängigkeiten: Ist die Applikation von anderen Diensten abhängig? Sind diese Dienste geclustert? Michael Simon: Shibboleth Clustering und Loadbalancing

5 Fall Shibboleth Shibboleth selbst besitzt keine Clustermechanismen Sollen Anfragen auf mehrere Knoten verteilt werden, geht das mit der Garantie, dass ein Client immer auf den selben Knoten geleitet wird Analyse von Cookie _idp_session Geht nur in Kombination mit SSL-Offloading SOAP Attribute Query? Alternative: Die Verwendung von Software, welche die Zustandsdaten auf alle Knoten repliziert: Terracotta Michael Simon: Shibboleth Clustering und Loadbalancing

6 Terracotta Terracotta erlaubt JVM Level Clustering. Durch NAM (Network-Attached Memory) ist es möglich Instanzen bestimmter Klassen nicht nur in einer JVM vorzuhalten, sondern in allen, die an einen Cluster angebunden sind. Für die innerhalb der JVM ablaufenden Applikationen ist dieser Speicher transparent Michael Simon: Shibboleth Clustering und Loadbalancing

7 Terracotta mit Shibboleth Da Terracotta der offiziell unterstützte Clustermechanismus für Shibboleth ist, gibt es bereits Anleitungen und Konfigurationen: https://spaces.internet2.edu/display/shib2/idpclusterintro Dort wird ebenfalls ausführlich auf Planung, Probleme und Konfiguration beim Clustering eingegangen Michael Simon: Shibboleth Clustering und Loadbalancing

8 Installation Terracotta Terracotta kann von der Terracottawebseite als Open- Source Version kostenfrei heruntergeladen werden: Es existieren kostenpflichtige Enterprise Versionen, die allerdings für Shibboleth nicht zwingend benötigt werden. Terracotta kann als Archiv heruntergeladen und einfach entpackt werden. Version unter Windows als Service nicht unproblematisch. Verbesserung bei 3.2? Unter Linux beispielsweise mit einem Init-Script leichter handhabbar Michael Simon: Shibboleth Clustering und Loadbalancing

9 Terracotta Module Terracotta kann in seiner Funktionalität durch Module erweitert werden. Terracotta Intergration Modules (TIM) lassen sich über das mitgelieferte Kommandozeilen Tool tim-get installieren. Für Shibboleth benötig man die Module tim-tomcat-6.0 und tim-vector Die Modulversionen aus der Anleitung von Shibboleth gibt es inzwischen nicht mehr. Durch das Weglassen der Versionsnummer wird die neuste Version eines Moduls installiert. Die Versionsnummern der Modules müssen in der tcconfig.xml angepasst werden Michael Simon: Shibboleth Clustering und Loadbalancing

10 Herzstück Terracota: tc-config.xml Shibboleth wird bereits mit einer tc-config.xml im conf - Unterverzeichnis ausgeliefert. Bei manchen 2.1er Versionen ist diese tc-config.xml unvollständig und muss durch eine neuere ersetzt werden: (https://spaces.internet2.edu/download/attachments/11926/tc-config.xml?version=4) Anpassungen in der tc-config.xml: Teilnehmende Clusterknoten aufnehmen Anpassen der TIM Modul Versionen Anpassen von Properties für das Produktionsumfeld Michael Simon: Shibboleth Clustering und Loadbalancing

11 Terracotta Shibboleth Integration Da Terracotta die zu clusternde Applikation nicht verändert, ist es notwendig eine Jar Datei zu erstellen, welche die Verbindung zu dem Terracotta Cluster herstellt. Dieses Jar wird von dem Hilfsprogramm make-boot-jar erstellt. Es ist auf die jeweilige JVM Version abgestimmt und sollte neu erstellt, werden, wenn eine neue Version oder eine andere JVM verwendet wird. Da der Shibboleth IdP in einem Container läuft, muss diesem Container das Boot Jar bekannt gemacht werden. Im Falle von Tomcat im Startscript durch setzten von Properties: -Dtc.install-root=$TC_HOME -Dtc.config=$IDP_HOME/conf/tc-config.xml -Xbootclasspath/p:$TC_HOME/lib/dso-boot/dso-boothotspot_linux_160_16.jar Michael Simon: Shibboleth Clustering und Loadbalancing

12 Terracotta Developers Console Als Administratives Werkzeug Überwachen der Funktionstüchtigkeit der einzelnen Knoten Überblick über die Verbundenen Anwendungen Überwachung von CPU und Heap Werten von Knoten Zentrales Anzeigen von Logdaten aus dem Cluster Als Entwickler Werkzeug Browsen der Objekte, die sich im von Terracotta verwalteten Speicher befinden Weitere Stack und Trace Analysemöglichkeiten Michael Simon: Shibboleth Clustering und Loadbalancing

13 Terracotta Developers Console Michael Simon: Shibboleth Clustering und Loadbalancing

14 Shibboleth am KIT Für den Betrieb von Shibboleth stehen 2 physikalische und 2 virtuelle Maschinen zur Verfügung Physikalische Maschinen 2 x Dualcore Xeon (insgesamt 4 Kerne mit Hyperthreading) 16 Gb RAM Virtuelle Maschinen (VMWare ESX) CPU dynamisch (aber nur eine) 2 Gb RAM Große Geschwindigkeits- und Hauptspeicherunterschiede zwischen physikalischen und virtuellen Maschinen Michael Simon: Shibboleth Clustering und Loadbalancing

15 Aufteilung in zwei Cluster Da die virtuellen Maschinen sich als nicht schnell genug erwiesen haben, den Datenbestand der physikalischen Maschinen bei Last zu replizieren, erfolgt eine Aufteilung in 2 Cluster. Hauptcluster besteht aus den physikalischen Maschinen Standby Cluster mit virtuellen Maschinen, der den Datenbestand aus dem Hauptcluster nicht repliziert. Nachteil: Bei Nichterreichbarkeit des Hauptclusters, müssen sich die Benutzer erneut authentifizieren, wenn sie einen Dienst initial kontaktieren. Vorteil: Absicherung des Hauptclusters. Virtuelle Maschinen sind normalerweise noch ausfallssicherer. Zusätzlich befinden die Maschinen aus dem ESX Cluster an anderen physikalischen Netzwerkkomponenten Michael Simon: Shibboleth Clustering und Loadbalancing

16 Loadbalancing auf IP-Ebene Shibboleth IdP - Technisches Setup Terracotta Stateful Cluster Cache VM (scc-idp-01.scc.kit.edu) VM (scc-idp-02.scc.kit.edu) Authentifizierung (AD, ) Big-IP F5 (idp.scc.kit.edu) Terracotta Stateful Cluster Cache Physikalischer Server (scc-idp-03.scc.kit.edu) IDM Provisionierung (Auttributierung) Physikalischer Server (scc-idp-04.scc.kit.edu) Michael Simon: Shibboleth Clustering und Loadbalancing

17 Betriebssystem und Loadbalancer Die Wahl des Betriebssystems ist auf ein 64-bit Linux gefallen Grund ist das vorhandene Know-How über die Konfiguration und das Zusammenspiel mit unserem verfügbaren Loadbalancer Big-IP von F5 Eine gemeinsame IP-Adresse und Zugangspunkt idp.scc.kit.edu auf dem Loadbalancer Verteilung an die Clusterknoten auf IP-Ebene Tests mit SNAT haben ebenfalls funktioniert, die Absender IP- Adresse geht aber verloren. Dadurch ist keine IP-basierte Authentifizierung mehr möglich Verteilung erfolgt im Moment 50-50, da die beiden Clusterknoten jeweils gleich stark sind. In Zukunft erfolgt eine Verfeinerung des Konzepts durch Auslesen der Belastung Michael Simon: Shibboleth Clustering und Loadbalancing

18 Shibboleth Feedback Der Loadbalancer erhält über die Shibboleth URL https://<maschine>/idp/status Feedback über die Funktionstüchtigkeit Der Wert wird einmal pro Minute ausgelesen. Bei zweimaliger negativer Antwort wird der Clusterknoten deaktiviert Sind beide Clusterknoten des Hauptclusters inaktiv, werden beide Knoten des Fallbackclusters angesprochen Michael Simon: Shibboleth Clustering und Loadbalancing

19 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Michael Simon: Shibboleth Clustering und Loadbalancing

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