Alternative für kleine und mittlere Unternehmen
Hochverfügbarkeit per Software
Auch kleine und mittlere Unternehmen setzen heute zunehmend auf Virtualisierung. Dabei wird oft übersehen, dass durch die Konsolidierung ein höheres Risiko entsteht, weil der Ausfall eines einzigen physischen Systems eine Reihe von Anwendungen und damit ein ganzes Unternehmen lahm legen kann. Neben hardwarebasierenden Ausfallsicherheitslösungen bieten sich für solche Einsatzszenarien auch preisgünstigere Softwarelösungen an, die immer noch ausreichend hohe Server-Verfügbarkeit bieten.
Die Vorteile der Virtualsierungstechnik wie etwa geringere Hardware- oder Energiekosten sind so
offensichtlich, dass derzeit in Unternehmen aller Größenordnungen ein starker Trend zu
virtualisierten Servern festzustellen ist. Auch in kleineren und mittleren Unternehmen kommt diese
Technik mittlerweile zum Einsatz. Allerdings besitzt die Virtualisierung für die Anwender auch eine
Kehrseite, die oft übersehen wird. Fällt in einer herkömmlichen Server-Landschaft ein System aus,
so betrifft dies nur die darauf betriebene Anwendung – etwa die Auftragsverwaltung, die Datenbank,
die Zeiterfassung oder den Mail-Server. So schlimm dies sein mag – alle anderen Anwendungen können
wenigstens weiterlaufen. In einer virtualisierten Umgebung ist dagegen immer eine ganze Reihe von
Applikationen gleichzeitig betroffen. Bei kleineren Unternehmen, die möglicherweise alle
Anwendungen auf einen Server gepackt haben, bedeutet dies unter Umständen einen Totalausfall des
Geschäftsbetriebs, der nicht hinnehmbar ist.
Gerade kleinere und mittlere Unternehmen, die nur wenige virtualisierte Server betreiben, gehen
damit ein hohes Risiko ein. Sie müssen daher ihre physischen Server besonders absichern und
sicherstellen, dass Systemausfälle auf diesen Maschinen nicht nur selten, sondern nie vorkommen.
Damit scheiden von vornherein Lösungen aus, die im Störungsfall administrative Eingriffe erfordern,
erst recht für Unternehmen, die keine große IT-Mannschaft beschäftigen können. Virtuelle Systeme,
sind meist komplexe Systeme, für deren Administration und Betreuung spezifisches Know-how
erforderlich ist. Kleinere Unternehmen beschaffen sich die dafür nötigen Ressourcen daher häufig
bei externen Dienstleistern, die im Ernstfall aber auch nicht sofort zur Verfügung stehen. Eine
hohe Verfügbarkeit der IT lässt sich auf diese Weise nicht gewährleisten.
Für kleinere und mittlere Betriebe war dieses Problem bisher so gut wie nicht lösbar.
Proprietäre Speziallösungen für Hochverfügbarkeit waren für sie zu teuer und zu aufwändig.
Einsparungen durch Virtualisierung hätten diese Systeme mehr als aufgezehrt. Mittlerweile sind
jedoch sowohl hardware- als auch softwarebasierende hochverfügbare Systeme auf dem Markt, die ganz
auf Standardtechniken aufbauen. Beide Varianten betreiben Störungsvermeidung statt
Störungsbehebung: Dort treten Fehler erst gar nicht auf, sodass sich die aufwändigen und immer auch
kritischen Maßnahmen zur Wiederherstellung von Prozessen oder Transaktionen erübrigen. Diese
Systeme arbeiten auch im Störungsfall völlig selbstständig.
Hochverfügbarkeit per Hardware
Fehlertolerante Server wie beispielsweise Ftserver von Stratus erreichen eine kontinuierliche
Verfügbarkeit durch einen komplett redundanten Systemaufbau. Im Grund besteht ein solcher Server
daher intern aus zwei unabhängigen Systemen, die mit einem zweigeteilten, aber gemeinsamen PCI-Bus
über eine Vergleichslogik gekoppelt sind. Beide Systeme befinden sich aber nicht nur in einem
Gehäuse, sondern verhalten sich vor allem nach außen wie ein einziger Rechner. Jede der beiden
redundanten Rechner-"Hälften" sieht dabei alle PCI-Devices. Die Grundüberlegung zu diesem Ansatz
resultiert aus der Verwendung von Standardkomponenten – etwa marktübliche Motherboards für den
jeweiligen Prozessortyp. Über Standardkomponenten hinaus gehen lediglich die Verbindung zwischen
den beiden Rechnerhälften und die Vergleichslogik. Im Ftserver beispielsweise realisiert dies ein
von Stratus entwickelter zusätzlicher ASIC, der ebenfalls redundant vorhanden ist.
Die Synchronisation der Prozessoren und Hauptspeicher zwischen den beiden Motherboards erreicht
das so genannte Lock-Stepping-Verfahren. Es sorgt dafür, dass sich die Komponenten zum gleichen
Zeitpunkt immer im gleichen Zustand befinden. Dabei ist es sehr wichtig, dass die beiden
Rechnerhälften im Ausgangszustand vollständig übereinstimmen, denn erst dann kann das Lock Stepping
greifen. Dies stellen besondere Vorkehrungen im Boot-Vorgang sicher. Nach kompletter Übertragung
des Hauptspeicherinhaltes werden auf beiden Motherboards die Prozessoren in einen identischen
Anfangszustand gebracht und dann die Verarbeitung wieder angestoßen. Ab diesem Zeitpunkt laufen
beide Motherboards im Duplex-Betrieb, also im Lock Stepping.
Sind die Rechner einmal synchronisiert, überwacht ausschließlich die Hardware den
Synchronzustand der beiden Verarbeitungseinheiten. Kommt es zu irgendeinem Zeitpunkt zu einer
Diskrepanz zum Beispiel einem Speicherfehler auf einer Seite, so versucht das System zunächst mit
Minimalaufwand, die fehlerhafte Speicherstelle wieder in den Synchronbetrieb zu integrieren. Es
wird im Prinzip eine kurze Blackout-Phase für den betreffenden Speicherbereich durchgeführt. Dies
trägt der Tatsache Rechnung, dass aufgrund immer höherer Packungsdichten in den Chips die Anzahl
der transienten Fehler zugenommen hat. Lässt sich im einfachen Verfahren der Speicher nicht wieder
in den synchronen Zustand versetzen, nimmt das System das betreffende Board außer Betrieb.
Fehlertoleranten Server können durch diese Technik eine Verfügbarkeit von 99,9999 Prozent
erzielen, was einer durchschnittlichen Ausfallzeit von etwa einer halben Minute pro Jahr
entspricht. Dieses Verfügbarkeitsniveau reicht sogar für die Flugsicherung. Wenn die
fehlertoleranten Server Standardtechnik verwenden, sind sie zudem vollständig kompatibel
beispielsweise zu VMware ESX, sodass die Virtualisierungssoftware direkt auf der Hardware aufsetzen
kann. Damit sind automatisch auch alle darauf aufsetzenden virtuellen Maschinen fehlertolerant
abgesichert – ganz ohne zusätzlichen Aufwand.
Hochverfügbarkeit per Software
Besonders für kleinere und mittlere Unternehmen eignet sich als Alternative eine
softwarebasierende Hochverfügbarkeitslösung, da sie nur geringe Kosten verursacht und ohne Aufwand
zu implementieren und zu betreiben ist. Während bei der Hardwarelösung speziell aufgebaute Server
zum Einsatz kommen, kann eine Softwarelösung auf Standard-x86-Servern basieren und zwei dieser
Server per Software zu einer hochverfügbaren Einheit verbinden. Eine solche Lösung wie
beispielsweise Stratus Avance installiert automatisch auf beiden Servern einen gemeinsamen
logischen Server, auf dem sich wiederum beliebig viele virtuelle Server einrichten lassen.
Die beiden Rechner sind dabei über eine normale Netzwerkverbindung verbunden und werden durch
die Softwarelösung permanent überwacht und synchronisiert. Beim Ausfall eines Rechners kann der
jeweils andere den Betrieb automatisch übernehmen. Auf diese Weise lässt sich ein
Verfügbarkeitsniveau von immerhin 99,99 Prozent erreichen, was einer durchschnittlichen Ausfallzeit
von etwa einer Stunde pro Jahr entspricht. Eine solche Softwarelösung lässt sich mit
handelsüblichen Server-Rechnern etwa von Dell, HP, Tarox oder Wortmann realisieren.
Gerade für kleinere und mittlere Unternehmen ist es zudem vorteilhaft, wenn sich eine derartige
Lösung von einer einzigen Management-Konsole aus steuern lässt und über integrierte
Prognosewerkzeuge verfügt, die die meisten Hardware- und Softwareprobleme schnell identifizieren.
IT-Personal kann die virtuellen Maschinen, die physischen x86-Server und Netzwerkschnittstellen
damit aus der Ferne überwachen und verwalten.
Kleinere Unternehmen sind so auch in der Lage ihre virtualisierten Server ganz automatisch zu
betreiben, womit sich eine solche Lösung ebenfalls für den Einsatz in verteilten Standorten ohne
Fachpersonal vor Ort sehr gut eignet. Neben einer problemlosen Administration zählt auch die
einfache Imlementierung zu den Vorteilen einer solchen Hochverfügbarkeitslösung, da im Vergleich zu
Cluster-Lösungen keine aufwändigen Konfigurierungen oder Softwareanpassungen erforderlich sind.
15 Minuten Zeitaufwand zur Installation der kompletten Software sollten genügen.
Fazit
Mit einer softwarebasierenden Hochverfügbarkeitslösung können auch kleinere und mittlere
Unternehmen ihre virtualisierten IT-Anwendungen in einer echt hochverfügbaren Umgebung betreiben
und so das Ausfallrisiko fast auf null reduzieren. Aufwand und Kosten dafür sind gering – erst
recht wenn man sie ins Verhältnis zum möglichen Schaden eines Server-Ausfalls setzt.
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