Alternativen zu physischer Redundanz

Virtuell hoch verfügbar

27. Juni 2017, 08:00 Uhr   |  Von Andreas Mayer.

Virtuell hoch verfügbar

Traditionell bedeutet der Begriff "Hochverfügbarkeit", dass Hardware zum Schutz vor Ausfällen einzelner Komponenten redundant ausgelegt ist - bis hin zu ganzen Rechenzentren. Analog waren lange Zeit auch die Konzepte für Business Continuity und Disaster Recovery (BD/DR) auf Hardware ausgerichtet. In Zeiten umfassender Digitalisierung sind die Strukturen nicht mehr physisch, sondern virtualisiert oder sogar in die Cloud verschoben. Dass sich die alten Hochverfügbarkeitskonzepte nicht wirklich mit dieser neuen Welt vertragen, liegt auch an veralteten Replikationsmethoden.

Viele Unternehmen haben in Stretched-Cluster-Technik investiert, um bei Hardwareausfällen abgesichert zu sein. Mit Snapshots und regelmäßigen Backups bietet ein Stretched Cluster idealerweise einen transparenten Failover bei einem Hardwareausfall. Die Nachteile eines Stretched Clusters sind die sehr hohen Kosten, größere Komplexität und der Umstand, dass ein Cluster nicht gegen logische Fehler absichert. Zudem stoßen die in Verbindung mit diesem hardwarezentrischen Ansatz genutzten Replikationsmethoden an ihre Grenzen und erschweren die Verwaltung virtualisierter Umgebungen. Dabei ist BC/DR der wohl am schwierigsten für die Virtualisierung zu optimierende Prozess - auch weil es lange Zeit keine virtualisierungsfähigen Replikationsmethoden gab.

Ob Array-, Gast-OS- oder anwendungsbasierte Replikation - die Technik funktioniert prinzipiell auch in einer virtuellen Umgebung. Wenig überraschend arbeiten diese Methoden dort nicht ideal, sind sie doch für die Nutzung in physischen Umgebungen entwickelt. Alle drei Methoden haben Eigenschaften, die der benötigten Effizienz im Weg stehen. Ein kurzer Blick auf die Methoden verdeutlicht ihre Nachteile im virtuellen Kontext.

Array-basierte Replikation

Array-basierte Replikation ist in Unternehmen die derzeit meistgenutzte Replikationsmethode, wird von Speicherherstellern direkt angeboten und kommt als Modul direkt im Speicher-Array zum Einsatz. Derlei Lösungen stammen jeweils von einem einzigen Anbieter und sind ausschließlich mit einer speziellen Speicherlösung kompatibel. Einer der gravierendsten Nachteile besteht darin, dass diese Lösungen für eine virtuelle Umgebung nicht die notwendige Granularität bieten. Zum Beispiel ist das Mapping zwischen virtuellen Laufwerken und Array Volume komplex und ändert sich konstant. Oft befinden sich mehrere VMs auf einem einzigen Array Volume oder einer logischen Einheit. Eine Array-basierte Lösung wird immer das gesamte Volume replizieren, auch wenn nur eine virtuelle Maschine im Volume zu replizieren ist. Dies ist ineffizient und belastet den Speicher unnötig.

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Array-basierte, Gast-OS-basierte und anwendungsbasierte Replikationstechniken sind nicht für virtuelle Umgebungen optimiert. Bild: Zerto

Ein weiterer Nachteil Array-basierter Replikation besteht darin, dass die Methode verschiedene Kontrollpunkte benötigt. Zusätzlich zur Management-Konsole des physischen Speicher-Arrays muss die IT auch die virtuelle Umgebung verwalten. Dies bedeutet, dass die Methode blind ist für Konfigurationsänderungen, was sie aufgrund der dynamischen Natur virtualisierter Umgebungen, auch im Hinblick auf eine Nutzung von Containern, zu unflexibel macht.

Gast-OS-basierte Replikation

Gast-OS-basierte Replikation umfasst Komponenten, die auf jedem einzelnen physischen und virtuellen Server zu installieren sind. Obwohl wesentlich besser portierbar als Array-basierte Lösungen und leichter zu verwalten, ist Gast-OS-basierte Replikation nicht reif für große Unternehmen. Dafür gibt es zahlreiche Gründe: Die Notwendigkeit, ein Modul auf jedem einzelnen Server zu installieren, begrenzt die Skalierbarkeit und macht eine Implementierung und Verwaltung in einer sehr weitläufigen Umgebung unmöglich. Und da die Methode nur für das Replizieren einzelner Server konzipiert ist, kann eine Gast-OS-basierte Lösung eine komplette Multi-Server-Anwendung nicht schützen.

Anwendungsbasierte Replikation

Anwendungsbasierte Replikationslösungen sind ebenfalls hardwarebasiert und nur für eine einzige Plattform nutzbar. In dieser Hinsicht ähneln sie Array-basierten Lösungen, allerdings mit einem entscheidenden Unterschied: Der Replizierungscode läuft auf einem externen physischen Gerät statt im Speicher-Array selbst. Damit sind sie wesentlich flexibler und verbrauchen keine Array-Ressourcen. Beim Schutz von virtuellen Umgebungen leiden anwendungsbasierte Lösungen aber unter den gleichen Nachteilen wie Array-basierte.

Die drei genannten Replikationsmethoden, einst entwickelt für physische Umgebungen, weisen im virtuellen Kontext entscheidende Mängel auf. Das bedeutet nicht, dass diese Techniken grundsätzlich verkehrt sind. Sie hindern Unternehmen jedoch daran, die Vorteile der Virtualisierung voll auszuschöpfen. Deshalb ist ein neuer Ansatz notwendig.

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Hypervisor-basierte Replikation erlaubt es, eine Replikationslösung speziell für virtuelle Umgebungen zu entwickeln. Eine solche Lösung lässt sich einfach als Software in der Management-Konsole installieren. Bild: Zerto

Eine typische Unternehmensanwendung besteht aus Web-, Applikations-, Datenbank-Server etc. mit ihren entsprechenden Laufwerken. Administratoren tendieren dazu, diese Laufwerke in einer logischen Einheit im Speicher zu bündeln, um die gesamte Anwendung auf einmal replizieren zu können, ohne nach einzelnen Komponenten suchen müssen. Das Problem: Mit herkömmlichen Methoden ist die gesamte logische Einheit zu replizieren, auch wenn Anwendungen enthalten sind, die man gar nicht replizieren müsste. Diese fehlende Granularität macht die Arbeit der Administratoren sehr ineffizient, da diese spezifische Anwendungen und Komponenten nicht identifizieren können.

Die Weiterentwicklung des Konzepts der speicherbasierten Konsistenzgruppen, das streng auf der Ebene der logischen Einheit des Speicher-Arrays operiert, ermöglicht eine weitere Innovation, die ählich wie Container arbeitet: Virtual Protection Groups (VPGs). VPGs sind eine benutzerspezifische Gruppe virtueller Maschinen mit deren verbundenen virtuellen Laufwerken, die miteinander vernetzt sind und von einem konsistenten Image wiederhergestellt werden müssen. Mit Hypervisor-basierter Replikation können IT-Organisationen viele Vorteile der Virtualisierung voll nutzen. Im Vergleich zu hardwarezentrischen BC/DR-Ansätzen bietet sie RPOs (Recovery Point Objectives) von Sekunden und RTOs (Recovery Time Objectives) von Minuten.

Fazit

Genau wie ihr physischen Vorgänger müssen auch virtuelle Umgebungen redundant ausgelegt sein. Veraltete Replikationslösungen, entwickelt zu einer hardwarezentrischen Zeit, hindern Unternehmen daran, die Vorteile und Möglichkeiten von Virtualisierung vollständig zu nutzen. Hypervisor-basierte Replikationstechnik ist die einzige Lösung, die virtuelle Tier-1-Replikation und BC/DR-Fähigkeiten für das RZ und die Cloud liefert. Dabei löst die softwarezentrische Natur virtueller Replikation gleich noch das grundlegende Problem eines Stretched Clusters: Sie deckt auch logische Fehler ab, darunter menschliche Fehler, die für rund ein Drittel aller Wiederherstellungsfälle verantwortlich sind.

Unternehmen, die auf Virtualisierung und die Cloud setzen, müssen auch ihre Replikationsmethoden an das virtuelle Zeitalter anpassen. Die Einführung von Hypervisor-basierter Replikation bringt BC/DR dorthin, wo es hingehört: auf die Virtualisierungsebene.

Andreas Mayer ist Marketing Manager DACH bei Zerto ().

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