Cluster: Einrichtung von Datei-Servern mit horizontaler Skalierung in Windows Server 2012

Windows Server 2012 lässt sich in einem Cluster mit horizontaler Skalierung betreiben. Wir geben Ihnen einen Leitfaden zur Hochverfügbarkeit.

In früheren Versionen von Windows Server ließ die Unterstützung für Failover Cluster teils zu wünschen übrig. So...

gab es eine Beschränkung hinsichtlich der Anzahl an Servern und im Bezug auf Datei-Freigaben. Es konnte immer nur ein Knoten gleichzeitig direkt auf eine Festplatte zugreifen.

Die Unterstützung für Failover Cluster von Windows Server 2012 verspricht hier Besserung. Eine neue Version von Cluster Shared Volumes ermöglicht nun den direkten Zugriff auf SMB-basierte Datei-Freigaben durch 64 Cluster-Knoten gleichzeitig. Diese neue Funktion basiert auf den Verbesserungen von SMB 3.0 und macht Failover Cluster mir Windows Server 2012 zu einer echten Enterprise-Lösung.

Datei-Server mit horizontaler Skalierung

Normalerweise nutzt die Datei-Freigabe eines Windows Failover Cluster vier unterschiedliche Cluster-Ressourcen: eine IP-Adresse und einen Netzwerk-Namen für den virtuellen Server, eine physische Festplatte zur Speicherung der Dateien und eine SMB-Freigabe zur Bereitstellung eines Verbindungspunkts für den Nutzer. Vor Windows Server 2012 konnte nur ein Knoten des Clusters auf die dem virtuellen Datei-Server zugeordnete Festplatte und die SMB-Freigabe zugreifen. Somit war beim Zugriff auf die Datei-Freigaben dieses Laufwerks der I/O-Durchsatz im Cluster auf lediglich einen Knoten beschränkt.

In Windows Server 2012 lassen sich Failover Cluster jetzt als Datei-Server mit horizontaler Skalierung konfigurieren, was eine kontinuierliche Verfügbarkeit für SMB-basierte Datei-Freigaben ermöglicht. Der extrem schnelle und direkte I/O-Zugriff auf mit SMB-Freigaben verknüpfte Festplatten der Cluster Shared Volumes steht damit mehreren Knoten gleichzeitig zur Verfügung. Für den Last-Ausgleich innerhalb des Clusters sorgt eine neue Cluster-Ressource: Distributed Network Name (DNN) wählt mithilfe eines Rundlauf-Planungsalgorithmus den nächsten Cluster für SMB-Verbindungen aus.

Für die Speicherung der SMB-Freigaben verwenden Datei-Server mit horizontaler Skalierung auch CSV. Werden dem CSV weitere Festplatten hinzugefügt, lassen sich diese mit unterschiedlichen SMB-Freigaben verknüpfen. Auf diese Weise ist für einen optimalen Last-Ausgleich zwischen den Cluster-Knoten gesorgt. Für Hyper-V und SQL Server 2012 bieten Datei-Server mit horizontaler Skalierung weitere Vorteile: Durch das Speichern von VHDs und Datenbanken auf SMB-basierten Datei-Freigaben ist eine kontinuierliche Verfügbarkeit gewährleistet.

Es gibt für Datei-Server mit horizontaler Skalierung allerdings einige Einschränkungen, die sich auf ihren Funktionsumfang auswirken. So ist beispielsweise die Verwendung von Daten-Deduplizierung oder File Server Resource Manager bei Datei-Servern mit horizontaler Skalierung nicht möglich.

Tiefere Einblicke in SMB 3.0 und CSV 2.0

Die Technologien SMB 3.0 und CSV 2.0 bilden die Grundlage für den neuen Datei-Server mit horizontaler Skalierung. Durch die Erweiterung von SMB 3.0 bietet die Technologie nun Funktionen für SMB-transparentes Failover. Dadurch wird bei einer Verschiebung von Workloads oder einem Server-Ausfall die Wiederaufnahme unterbrochener Datei-Prozesse möglich. SMB Multichannel ermöglicht die Verwendung mehrerer Netzwerk-Karten (NICs) für SMB-Datenverkehr und damit einen höheren Durchsatz sowie mehr Zuverlässigkeit. Mit SMB Direct lässt sich eine Speicher-zu-Speicher-Übertragung zwischen Servern mit Remote-DMA-fähigen NICs realisieren. SMB Encryption bietet eine End-to-End-Paketverschlüsselung des SMB-Datenverkehrs.

Zu den wichtigsten Verbesserungen von CSV 2.0 zählt ein einheitlicher Datei-Namensraum, der als CSV File System bezeichnet wird. Dieser bietet extrem schnellen I/O-Zugriff durch mehrere Server gleichzeitig. CSV 2.0 unterstützt zudem Verschlüsselung mit BitLocker und VSS Backup für SMB-basierte Freigaben. Hierfür ist anders als bei Windows Server 2008 R2 keine Umleitung des I/O über das Netzwerk erforderlich.

Mit dem CSV Read Cache lassen sich CSVs für Anwendungen mit einer Vielzahl von Lese-Zugriffen optimieren. Erreicht wird dies mithilfe von zwei Konfigurationseinstellungen: SharedVolumeBlockCacheSizeInMB und CsvEnableBlockCache. Mit der ersten Einstellung wird die Größe des Cache (in MByte RAM) festgelegt, der als Puffer für Lese-Anforderungen dient. Die zweite Einstellung ermöglicht einen eigenen Lese-Cache pro Festplatte, um so die Leistung bestimmter Festplatten zu optimieren. Mit den folgenden PowerShell-cmdlets können Sie den Lese-Cache aktivieren und einrichten:

(Get-Cluster).SharedVolumeBlockCacheSizeInMB = 512

 - sets read cache to 512MB

Get-ClusterSharedVolume "Cluster Disk 1" | Set-

ClusterParameter CsvEnableBlockCache 1

Implementieren von Datei-Servern mit horizontaler Skalierung

Nachdem Sie nun mehr über Datei-Server mit horizontaler Skalierung erfahren haben, folgt hier meine Anleitung zu ihrer Implementierung. Mit den unten angeführten sieben Schritten richten Sie einen solchen Datei-Server auf einem neuen Windows Server 2012 mit Unterstützung für Failover Cluster ein:

1. Installieren der Dateiserver-Rolle mithilfe von Server Manager

2. Installieren von Failover Clustering mithilfe von Server Manager

3. Konfigurieren der freigegebenen Datenträger mit Disk Management (online schalten, initialisieren, formatieren mit NTFS)

Hinweis: Weisen Sie den für CSV vorgesehenen Festplatten keine Laufwerksbuchstaben zu

4. Validieren und Erstellen des Failover Clusters – mit der Vorgehensweise in Windows Server 2008/R2 identisch

5. Hinzufügen von Festplatten zu CSV (über den Failover Cluster Manager: Rechtsklick auf „Festplatte“ und Auswahl der Option „Zu CSV hinzufügen“)

6. Hinzufügen der Dateiserver-Rolle (über den Failover Cluster Manager: Rechtsklick auf „Rolle“, dann „Rolle konfigurieren…“)

7. Datei-Freigabe mit kontinuierlicher Verfügbarkeit hinzufügen (Rechtsklick auf den neu hinzufügten Datei-Server und Auswahl der Option „Dateifreigabe hinzufügen“)

Achten Sie bei der Konfiguration des Datei-Servers in Schritt 6 darauf, als Dateiserver-Typ die Option „Dateiserver mit horizontaler Skalierung“ auszuwählen.

Beim Hinzufügen des Datei-Servers in Schritt 7 müssen Sie die Option „SMB-Freigabe – Anwendungen“ auswählen. Der Assistent für neue Freigaben fordert Sie anschließend zur Eingabe von CSV-Laufwerk und Freigabe-Name auf, um die Freigabe zu erstellen.

Wenn Sie das Failover Clustering von Windows Server 2012 für Datei-Server mit horizontaler Skalierung nutzen, lassen sich so jetzt auch Enterprise-Umgebungen mit mehreren tausend Servern unterstützen. Die neuen Funktionen von CSV 2.0 und SMB 3.0 bilden die Grundlage für kontinuierlich verfügbare Datei-Freigaben mit hoher Performance und Zuverlässigkeit. Die weiteren neuen Clustering-Funktionen wie Cluster-fähiges Aktualisieren, Cluster-fähiger Taskplaner, Prioritäten für den Start von Cluster-Ressourcen, dynamische Quorum-Verwaltung und integriertes NIC-Teaming deuten darauf hin, dass Microsoft seine Technologie für Failover Cluster auch in Zukunft noch verbessern möchte.

ÜBER DEN AUTOR

Bruce Mackenzie-Low,MCSE/MCSA, ist Systems Software Engineer bei HP, wo er weltweiten Third-Level-Support für Produkte im Umfeld von Microsoft Windows leistet, darunter auch Cluster und Crash Dump Analysis. Mit mehr als 20 Jahren Erfahrung bei Digital, Compaq und HP ist er bekannt für seine Unterstützung bei hochkomplexen Problemen im Bereich Cluster, SANs, Netzwerke und interne Komponenten.

Artikel wurde zuletzt im Oktober 2012 aktualisiert

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