Rechenzentrum: Hochverfügbarkeit in einer virtualisierten Umgebung erzielen

Virtualisierung statt Clustering - eine kostengünstige Alternative

03.08.2009 | Autor / Redakteur: Bill Weinberg / Florian Karlstetter

Virtualisierung sorgt für Hochverfügbarkeit

Bisher galt das Clustering von Servern oder Blades als Weg, die Hochverfügbarkeit zu erhöhen. Doch Cluster-Lösungen beruhen meist auf proprietären Implementierungen und können in Konflikten mit anderen Designzielen im Rechenzentrum stehen.

Clustering-Ansätze zwingen sowohl Softwarehersteller als auch Unternehmen dazu, die Lösungen kundenspezifisch anzupassen. Am meisten profitiert unmodifizierter Legacy-Code, der einfach auf Clustern neu gehostet werden kann und dort lauffähig ist. Doch meistens lassen sich die Vorteile des Clustering nur durch teure und in die Systeme eingreifende Modifikationen erzielen. Darüber hinaus konzentrieren sich die meisten Clustering-Lösungen auf Performance und Load-Balancing und erst in zweiter Linie auf verbesserte Verfügbarkeit. Lösungen mit Fokus auf Verfügbarkeit besitzen meist eine nur moderate Performance.

Gerade deshalb bietet sich Virtualisierung als Alternative an. Sie ist ein ökonomischer Weg zu höherer Verfügbarkeit, weil sie redundante virtuelle Instanzen der geschäftskritischen Systeme hostet, statt reale Hardwaresysteme vorzuhalten. Virtualisierung bietet neben dem virtuellen Hosten redundanter Server auch die Möglichkeit der impliziten höheren Verfügbarkeit. Denn sie kann kostengünstig Techniken der hardwarebasierten Hochverfügbarkeitssysteme simulieren. Mit vergleichsweise geringem finanziellen Aufwand können IT-Manager Hochverfügbarkeit durch Virtualisierung erzielen:

• Snapshots von virtuellen Maschinen ersparen das Vorhalten redundanter Systeme.
• Virtuelle Maschinen lassen sich ohne Verzögerung auf Ausfallhardware übertragen, die nicht den gleichen Status haben wie das Quellsystem.
• Clustering mit virtuellen und physikalischen Servern oder virtuelle Cluster, die auf verschiedenen Maschinen verteilt sind.
• Isolation, Monitoring und schneller Neustart von Applikationen.
• Verbesserte Verfügbarkeit von Legacy-Code ohne dass Modifikationen für HA-Lösungen notwendig sind.
• Watchdogs und Heartbeat-Monitore können mit simplen Skripts virtuelle Maschinen neu starten
• Physikalische und virtuelle Netzwerkschnittstellen wachsen zusammen.
• Virtualisierte MAC- und IPAdressen vereinfachen die Migration von Netz-Interfaces ohne große Auswirkungen auf die Netzkonfiguration und das Routing.
• Virtualisierung und Skripts reichen aus, um traditionelle Methoden der Hochverfügbarkeit zu erzielen:
• Virtuelle Maschinen ermöglichen schnelles Failover und reduzieren die Auswirkungen von Hardwarefehlern.
• Über Checkpoints kann die Snapshot-Funktion virtueller Maschinen gesteuert werden.
• Mit Shell Commands wie df oder free und Einträgen in das Linux /proc und /sys Dateisystem auf dem Host und in virtuellen Maschinen lassen sich Grenzwerte konfigurieren.
• Lokale Alarme und Signale lassen sich in Watchdogs implementieren oder dazu verwenden, einfache Demons zu erstellen.
• Aufrufen von Instanzen von virtuellen Maschinen über Scripts die das SIGCHILD-Signal auffangen.
• Mechanismen wie MIBs, BIOS-Aufrufe, /proc and /sys Einträge geben Aufschluß über den Gesundheitszustand eines Systems.

Begrenzungen der Virtualisierung

Einige Funktionen der Hochverfügbarkeit sind mit den derzeitigen Virtualisierungstechniken noch nicht abbildbar. Dazu gehört extrem schnelle Fehlererkennung und Failover im Bereich von 50 bis 100 Millisekunden oder die Eliminierung aller Single Points of Failure ohne redundante Hardware. Die Synchronisation von Systemen ist nur mit zusätzlicher Software möglich ebenso die Überwachung der Systeme und Anwendungen in VMs. Ausfallsichere und Multipath-Storage erfordert weiterhin dedizierte Hardware.

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