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10.11.2009 Johann Baumeister*

Virtuelle Server gegen Ausfall absichern

Neben Backup- und Restore-Techniken gehört das Disaster Recovery von virtuellen Server-Systemen zu den wichtigsten Themen in einem Unternehmen. Wir zeigen, was der Anwender bei der Absicherung von virtuellen Applikationsdiensten beziehungsweise Servern gegen Ausfälle beachten muss.

System-Applikationen und Daten gehören zusammen. Deren Sicherungskonzepte in einer IT-Infrastruktur sind allerdings unterschiedlich. Um die Daten ordnungsgemäß zu sichern, wird meist auf traditionelle Sicherungskopien zurückgegriffen. Dabei ändert der Einsatz von VTL- (Virtual Tape Library) oder Deduplikations-Technologien nichts an den grundlegenden Konzepten. Gleiches gilt für die CDP-Verfahren. Diese reduzieren lediglich das Intervall der Sicherung. All diese Techniken sind auch im Kontext von virtuellen Infrastrukturen einsetzbar, zählen dabei aber nicht zu den Verfahren der ersten Wahl.

Die CDP-Verfahren allerdings bringen einen neuen Aspekt ins Spiel. Diese Techniken sichern nicht nur die Daten, sondern häufig auch den gesamten Rechnerzustand. Damit integrieren Daten und Applikationsprozesse in einem Image. Dies ist vergleichbar mit den Verfahren des Imaging oder der Snapshots. Auch hierbei wird ein gesamter Rechner in seiner Vollständigkeit gesichert. Das geht zwar konkurrenzlos schnell, allerdings verschlingt das Image sehr viel Platz. Um diesen Speicherplatz zu reduzieren, werden seit einigen Jahren sogenannte inkrementelle Images bevorzugt.

Images und Snapshots wurden ursprünglich in der Welt der physischen Rechner eingesetzt. Sie finden sich heute analog auch in virtuellen Umgebungen, denn virtuelle Maschinen bestehen aus Image-Dateien der Rechner. Die virtuellen Systeme erben damit die Vorzüge aller Imaging-Techniken. Und auch die Snapshots der virtuellen Systeme haben ihre Vorläufer in den Snapshots der physischen Rechner.

IMAGING VON VIRTUELLEN MASCHINEN Bei einem kritischen Systemfehler wird der Rechner von dem letzten erstellten Image wieder neu eingerichtet (Restore). Im Fall eines schwerwiegenden Defektes des Servers oder einer seiner Komponenten muss der Anwender auf ein Ersatzgerät ausweichen. Um im Falle eines Falles den sogenannten Setup-Prozess zu beschleunigen, kann der Anwender den Ersatz-Server bereits im Vorfeld einrichten. Der Nachteil dabei ist, dass dieses Gerät dann bin zum Einsatz nutzlos herumsteht.

Vom Standpunkt der Auslastung der Rechnerhardware ist das Imaging-Verfahren in Verbindung mit einem bereitgestellten Ersatz-Server eines der schlechtesten Sicherungsmodelle. Viele Anwender verzichten auf dieses redundante System, und erst im Fehlerfall versuchen sie, ein identisches Ersatzgerät schnellstmöglich zu beschaffen. Oftmals wird diese Vorgehensweise auch in den Servicevereinbarungen mit dem Systemlieferanten festgelegt.

Beim Setup des Rechners durch Imaging werden die Festplatten-Partitionen eines Systems als eine Einheit kopiert. Da hierbei unter Umgehung des Dateisystems direkt auf die Festplatten zugegriffen wird, ist es besonders schnell. Es eignet sich vor allem dann, wenn von einem Rechner eine Systemkopie (Backup) erstellt werden soll beziehungsweise diese Kopie im Fehlerfall schnell wiederhergestellt werden muss (Restore). Dieses Verfahren wird auch als Bare-Metal-Restore bezeichnet.

Diese Verfahren finden sich analog bei den virtuellen Systemen. Auch hier lässt sich ein virtueller Server sehr schnell über eine Imagedatei wiederherstellen. Ein gravierender Nachteil des Imagings ist, dass die Rücksicherung meist nur auf eine nahezu identische Hardware erfolgen darf. Ähnlich – wenngleich nicht ganz so streng – verhält es sich in der virtuellen Server-Umgebung. Auch hierbei muss darauf geachtet werden, dass der Ziel-Host eine Konfiguration aufweist, die zumindest näherungsweise der des Quell-Hosts ähnelt. Wenn zum Beispiel eine virtuelle Maschine auf einem Quellsystem mit vier logischen CPUs ausgestattet ist, das Zielsystem diese aber nicht bereitstellen kann, so muss bei der Migration zwingend manuell eingegriffen werden.

FAILOVER UND LASTVERTEILUNG Das Aufsetzen eines Servers im Fehlerfall erfordert in der physischen Welt eine entsprechende Hardware, in der virtuellen Welt dagegen muss die Ressource auf einem bestehenden Host zur Verfügung stehen. In jedem Fall ist das Ganze mit Ausfallzeiten verbunden. Diese sind in der virtuellen Umgebung meist bedeutend kürzer als in der physischen Server-Welt.

Um Ausfallzeiten gänzlich zu vermeiden, führt kein Weg an Clustern vorbei. Dies gilt auch im Kontext der virtuellen Maschinen. Allerdings gibt es im Vergleich hierbei erweiterte Möglichkeiten. Die Absicherung muss auf jeden Fall auch für den Host greifen. Er stellt in virtuellen Umgebungen den Single-Point-of-Failure dar. Fällt er aus, so zieht er alle virtuellen Maschinen unweigerlich in den Abgrund.

Darüber hinaus liefern die Hersteller Migrations-Tools zur Lastverteilung. VMware zum Beispiel hat dazu sein Dynamic Resource Scheduling (DRS) und vMotion, Citrix nennt sein Pendant XenMotion, und für den Hyper-V hat Microsoft/Citrix mit den Citrix Essentials for Hyper-V etwas Vergleichbares im Angebot. Ferner wird das Release 2 des Windows Server 2008 die Migration von Windows Server direkt aus dessen Cluster Manager unterstützen.

SICHERUNG VON DATEN IM KONTEXT DER PROZESSE Die Bildung von Clustern schützt gegen den Ausfall der Applikations-Server und deren Prozesse. Was passiert aber mit den Daten? Sofern diese durch den Server bearbeiteten Daten auch in seinem Verwaltungskontext liegen, sind sie in dem Sicherungskonzept eingeschlossen. Dies gilt insofern, als eine virtuelle Maschine immer vollständig gesichert oder verschoben wird. Das schließt auch die darauf befindlichen Daten mit ein. Infolgedessen ist dabei die Datenkonsistenz jederzeit gewährleistet.

In der Regel wird man jedoch umfangreiche Datenbestände auf separate und flexiblere Speichersubsysteme auslagern. Deshalb ist zu beachten, dass VMotion von VMware oder Quick Migration von Microsoft lediglich das Server-Image transferieren, die Daten auf dem separaten Speichersubsystem bleiben dabei außen vor. Außerdem verlangt VMotion ein Speichersubsystem mit Shared Storage als Voraussetzung für eine erfolgreiche Sicherung. Mit VMotion wird somit die “Server-Last“ übertragen, die Daten bleiben auf dem Speichersubsystem. Somit wird durch die Verfahren der Migration lediglich die Server-Last beziehungsweise der Applikationsdienst auf ein anderes virtuelles System ausgelagert.

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