Günstige Hochverfügbarkeit mit Linux. TG-Solutions GmbH

Transkript

1 Günstige Hochverfügbarkeit mit Idee, und Kostja Siefen TG-Solutions GmbH

2 Inhalt des Vortrags der Thematik eines HA-Clusters (Ausfall / Wartung) der Lösung

3 Inhalt des Vortrags der Thematik eines HA-Clusters (Ausfall / Wartung) der Lösung Kein Inhalt des Vortrags Tiefe technische Details

4 Inhalt des Vortrags der Thematik eines HA-Clusters (Ausfall / Wartung) der Lösung Kein Inhalt des Vortrags Tiefe technische Details Art und Dauer Lockerer Vortrag Unterbrechen Sie mich! Geplant sind 30 Minuten Vortrag und 15 Minuten

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6 Was ist eigentlich Hochverfügbarkeit? Versuch einer Definition Hochverfügbarkeit bezeichnet den Betrieb von IT-Systemen mit dem vorrangigen Ziel, Unterbrechungen zu minimieren. Im Fehlerfall soll das System den Betrieb möglichst aufrecht erhalten können.

7 Was ist eigentlich Hochverfügbarkeit? Versuch einer Definition Hochverfügbarkeit bezeichnet den Betrieb von IT-Systemen mit dem vorrangigen Ziel, Unterbrechungen zu minimieren. Im Fehlerfall soll das System den Betrieb möglichst aufrecht erhalten können. Vielseitige Unterbrechungen Ausfall der Infrastruktur (Strom, Netzwerk, Klima,... )

8 Was ist eigentlich Hochverfügbarkeit? Versuch einer Definition Hochverfügbarkeit bezeichnet den Betrieb von IT-Systemen mit dem vorrangigen Ziel, Unterbrechungen zu minimieren. Im Fehlerfall soll das System den Betrieb möglichst aufrecht erhalten können. Vielseitige Unterbrechungen Ausfall der Infrastruktur (Strom, Netzwerk, Klima,... ) Defekt an der Hardware (Prozessor, Festplatte, RAM,... )

9 Was ist eigentlich Hochverfügbarkeit? Versuch einer Definition Hochverfügbarkeit bezeichnet den Betrieb von IT-Systemen mit dem vorrangigen Ziel, Unterbrechungen zu minimieren. Im Fehlerfall soll das System den Betrieb möglichst aufrecht erhalten können. Vielseitige Unterbrechungen Ausfall der Infrastruktur (Strom, Netzwerk, Klima,... ) Defekt an der Hardware (Prozessor, Festplatte, RAM,... ) Ausfall von Software (Bugs, Konfigurationsfehler,... )

10 Was ist eigentlich Hochverfügbarkeit? Versuch einer Definition Hochverfügbarkeit bezeichnet den Betrieb von IT-Systemen mit dem vorrangigen Ziel, Unterbrechungen zu minimieren. Im Fehlerfall soll das System den Betrieb möglichst aufrecht erhalten können. Vielseitige Unterbrechungen Ausfall der Infrastruktur (Strom, Netzwerk, Klima,... ) Defekt an der Hardware (Prozessor, Festplatte, RAM,... ) Ausfall von Software (Bugs, Konfigurationsfehler,... ) Wartungsarbeiten an der Hardware (Verkabelung, Peripherie,... )

11 Was ist eigentlich Hochverfügbarkeit? Versuch einer Definition Hochverfügbarkeit bezeichnet den Betrieb von IT-Systemen mit dem vorrangigen Ziel, Unterbrechungen zu minimieren. Im Fehlerfall soll das System den Betrieb möglichst aufrecht erhalten können. Vielseitige Unterbrechungen Ausfall der Infrastruktur (Strom, Netzwerk, Klima,... ) Defekt an der Hardware (Prozessor, Festplatte, RAM,... ) Ausfall von Software (Bugs, Konfigurationsfehler,... ) Wartungsarbeiten an der Hardware (Verkabelung, Peripherie,... ) Einspielen von Updates (Software, Betriebssystem, Treiber,... )

12 Was ist eigentlich Hochverfügbarkeit? Versuch einer Definition Hochverfügbarkeit bezeichnet den Betrieb von IT-Systemen mit dem vorrangigen Ziel, Unterbrechungen zu minimieren. Im Fehlerfall soll das System den Betrieb möglichst aufrecht erhalten können. Vielseitige Unterbrechungen Ausfall der Infrastruktur (Strom, Netzwerk, Klima,... ) Defekt an der Hardware (Prozessor, Festplatte, RAM,... ) Ausfall von Software (Bugs, Konfigurationsfehler,... ) Wartungsarbeiten an der Hardware (Verkabelung, Peripherie,... ) Einspielen von Updates (Software, Betriebssystem, Treiber,... ) Kompromittierung des Systems (Hacking, Viren, Trojaner,... )

13 Was ist eigentlich Hochverfügbarkeit? Versuch einer Definition Hochverfügbarkeit bezeichnet den Betrieb von IT-Systemen mit dem vorrangigen Ziel, Unterbrechungen zu minimieren. Im Fehlerfall soll das System den Betrieb möglichst aufrecht erhalten können. Vielseitige Unterbrechungen Ausfall der Infrastruktur (Strom, Netzwerk, Klima,... ) Defekt an der Hardware (Prozessor, Festplatte, RAM,... ) Ausfall von Software (Bugs, Konfigurationsfehler,... ) Wartungsarbeiten an der Hardware (Verkabelung, Peripherie,... ) Einspielen von Updates (Software, Betriebssystem, Treiber,... ) Kompromittierung des Systems (Hacking, Viren, Trojaner,... ) Höhere Gewalt (Blitzschlag, Feuer, Hochwasser,... )

14 Wie bewertet man Hochverfügbarkeit? Unterschiedliche Definition je Kontext LAN-Party, Download-Server, Internet-Proxy, File-Server Aufzug, Polizeifunk, Atomkraftwerk, Airbus A380

15 Wie bewertet man Hochverfügbarkeit? Unterschiedliche Definition je Kontext LAN-Party, Download-Server, Internet-Proxy, File-Server Aufzug, Polizeifunk, Atomkraftwerk, Airbus A380 Gängigste Metrik Availability = Uptime Uptime + Downtime 100

16 Wie bewertet man Hochverfügbarkeit? Unterschiedliche Definition je Kontext LAN-Party, Download-Server, Internet-Proxy, File-Server Aufzug, Polizeifunk, Atomkraftwerk, Airbus A380 Gängigste Metrik Größenordnungen Availability = Uptime Uptime + Downtime 100 Verfügbarkeit Ausfall pro Monat Ausfall pro Jahr 90 % 3 Tage 36,5 Tage 95 % 1,5 Tage 18,3 Tage 99 % 7,3 Stunden 3,5 Tage 99,9 % 43,8 Minuten 8,8 Stunden 99,99 % 4,4 Minuten 52,6 Minuten 99,9999 % 2,7 Sekunden 31,6 Sekunden

17 Was ist ein HA-Cluster? Cluster ist ein weiter Begriff A computer cluster is a group of loosely coupled computers that work together closely so that in many respects they can be viewed as though they are a single computer (engl. Wikipedia)

18 Was ist ein HA-Cluster? Cluster ist ein weiter Begriff A computer cluster is a group of loosely coupled computers that work together closely so that in many respects they can be viewed as though they are a single computer (engl. Wikipedia) Drei hauptsächliche Geschmacksrichtungen High Performance Computing Cluster (HPC) Load Balancing Cluster (LB) High Availability Cluster (HA)

19 Was ist ein HA-Cluster? Cluster ist ein weiter Begriff A computer cluster is a group of loosely coupled computers that work together closely so that in many respects they can be viewed as though they are a single computer (engl. Wikipedia) Drei hauptsächliche Geschmacksrichtungen High Performance Computing Cluster (HPC) Load Balancing Cluster (LB) High Availability Cluster (HA) Gemeinsamer Datenspeicher Share-All Architektur (SAN, Externer Plattenturm,... ) Share-Nothing Architektur (Replikation / Redundante Datenhaltung)

20 Was ist ein HA-Cluster? Cluster ist ein weiter Begriff A computer cluster is a group of loosely coupled computers that work together closely so that in many respects they can be viewed as though they are a single computer (engl. Wikipedia) Drei hauptsächliche Geschmacksrichtungen High Performance Computing Cluster (HPC) Load Balancing Cluster (LB) High Availability Cluster (HA) Gemeinsamer Datenspeicher Share-All Architektur (SAN, Externer Plattenturm,... ) Share-Nothing Architektur (Replikation / Redundante Datenhaltung) Anzahl Knoten HPC und LB: mindestens 2, häufig viel mehr HA: selten mehr als 2

21 Was ist mit günstiger Hardware gemeint? Zum Beispiel ein kleiner Server

22 Was ist mit günstiger Hardware gemeint? Zum Beispiel ein kleiner Server Features Durchschnittliche CPU (Pentium, Celeron, Sempron, Opteron) Zwei Festplatten (Software RAID) 1-2 GB RAM 2 LAN-Schnittstellen (Gigabit)

23 Was ist mit günstiger Hardware gemeint? Zum Beispiel ein kleiner Server Features Durchschnittliche CPU (Pentium, Celeron, Sempron, Opteron) Zwei Festplatten (Software RAID) 1-2 GB RAM 2 LAN-Schnittstellen (Gigabit) Geschätze Kapazität als Server User bei permanentem Zugriff User bei gelegentlichem Zugriff Preisklasse: EUR

24 Warum mit? als Betriebssystem Sparen der Lizenzkosten Stabilität und Sicherheit Große Auswahl an Server-Software

25 Warum mit? als Betriebssystem Sparen der Lizenzkosten Stabilität und Sicherheit Große Auswahl an Server-Software Freie Cluster-Komponenten Daten-Replizierung lokal oder über Netzwerk (RAID) Cluster-Steuerung der Dienste Service Monitoring und Benachrichtigung Weitere Argumente Leichtes und mächtiges Scripting

26 Architektur Heartbeat Speicher Dienste

27 Architektur Skizze vom Aufbau des Clusters Architektur Serielle Heartbeat Leitung Heartbeat Speicher Dienste Crossover Gigabit Ethernet Leitung UDP Heartbeat + DRBD Synchronisation Cluster Knoten 1 Hub / Switch Cluster Knoten 2 WAN / LAN

28 Heartbeat Funktionsweise von Heartbeat Architektur Heartbeat Speicher Dienste Gegenseitige Überwachung des Herzschlags Aktiv/Passiv Konfiguration (Reservespieler) Start und Stopp der Dienste Automatischer Takeover bei Ausfall des aktiven Knotens

29 Heartbeat Funktionsweise von Heartbeat Architektur Heartbeat Speicher Gegenseitige Überwachung des Herzschlags Aktiv/Passiv Konfiguration (Reservespieler) Start und Stopp der Dienste Dienste Automatischer Takeover bei Ausfall des aktiven Knotens Takeover im Detail Alle Dienste auf dem aktiven Knoten beenden IP-Adressen auf den anderen Knoten umziehen Dienste auf dem sekundären Knoten starten Sekundären Knoten aktiv schalten Zusätzliche Technik STONITH

30 Der gemeinsam genutze Speicher Architektur Idee Share-Nothing Architektur Redundante Datenhaltung auf beiden Knoten Heartbeat Speicher Dienste Permanente atomare Replikation Nutzung der Heartbeat Leitung Atomare Schreibzugriffe Teile Schreibzugriff dem passiven Knoten mit Warte, bis dieser die Daten empfangen UND geschrieben hat Schreibe die Daten selbst Netzwerk ist der Flaschenhals! Lesezugriffe Nur lokal von der Platte lesen

31 Weitreichendes Angebot an Diensten Architektur Heartbeat Speicher Dienste Der große Vorteil Kein Server-Dienst muss speziell für ein Cluster konzipiert sein! Anwendungsbereiche File-Server (NFS, SMB, FTP,... ) Web-Server (Apache, Tomcat,... ) Mail-Server (Postfix, Exim, qmail,... ) Datenbank Server (MySQL, PostgreSQL,... ) DNS-Server (BIND, djbdns,... ) DHCP-Server Time-Server (NTP) Firewall / Router VPN-Server...

32 Wartungsarbeiten Defekt Zerstörung

33 Wartung am System Wartungsarbeiten Defekt Zerstörung Typische Wartungsarbeiten Einspielen von Software-Updates Änderungen an der Hardware-Konfiguration Veränderung der Infrastruktur Wo hilft die Lösung gegen Ausfälle? Wartungsarbeiten werden soweit wie möglich immer nur am passiven Knoten gemacht. Nach außen entstehen keine Ausfallzeiten durch Reboot oder Neustart von Diensten Ist ein Knoten fertig, wird geschwenkt (Rollentausch) Danach Wartung am neuen Passivsystem Wo hilft sie nicht? Umfangreiche Änderungen der Infrastruktur

34 Temporärer Defekt von Komponenten Beispiele Wartungsarbeiten Defekt Zerstörung Defekt von CPU oder RAM Altersschwäche einer Festplatte (häufig) Ausfall eines Lüfters Defekt einer Netzwerkkarte Wo hilft die Lösung gegen Ausfälle? Der andere Knoten übernimmt sofort Die Komponente kann bestellt und getauscht werden Nach außen nur kleine Unterbrechung Wo hilft sie nicht? Wenn der andere Knoten den Ausfall nicht diagnostizieren kann Wenn eine Komponente auf beiden Knoten defekt ist

35 Physische Zerstörung eines Knotens Beispiele Wartungsarbeiten Defekt Zerstörung Feuer oder Überschwemmung Überhitzung Blitzschlag Vandalismus / Diebstahl Wo hilft die Lösung gegen Ausfälle? Der andere Knoten übernimmt sofort Ein neuer Knoten kann vorbereitet werden Nach außen nur kleine Unterbrechung Wo hilft sie nicht? Wenn beide Knoten zerstört wurden (z.b. keine räumliche Trennung) Wenn die Infrastruktur ebenfalls zerstört wurde

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37 Grundsätzlich Ausfallsicherheit hängt in hohem Maß von der Infrastruktur ab Nachteile Fachmann unbedingt nötig (Neu-)Einrichtung kostet Zeit Doppelter Speicher nötig Speicherlimit bei Menge und Geschwindigkeit Vorteile Ausfälle werden deutlich minimiert Ausfallfreie Wartungsarbeiten Sehr kostengünstig Fast jeder Server-Dienst kann als Cluster laufen Datensicherheit über große Distanzen

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39 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Fragen? Kritik? Anregungen?