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Viele Anwendungen lasten die neuste Server-Hardware nicht mehr aus. Gerade
Prozessoren arbeiten in vielen Servern nur mit wenigen Prozent Auslastung. Es
werden aber meist eigene Server für jede Anwendung benötigt, die einzelnen
Anwendungen beeinflussen sich bzw. die Hersteller geben keinen Support, wenn
zusätzliche andere Programme auf dem gleichen Betriebssystem laufen. Aber
ein einfacher Server ist auch nicht ausreichend, die Verfügbarkeit der
Hardware darf ja auch bei kleinen aber wichtigen Anwendungen nicht leiden. Also
wird für jede Anwendung ein teurer (überdimensionierter) Server angeschafft,
geschützt mit einem zusätzlichen Wartungsvertrag. Dieser Server muss
natürlich genauso administriert werden, als wäre er gut ausgelastet.
Auch die Überwachung der Hardware nimmt zusätzliche Zeit in Anspruch.
Die Lösung ist also nicht, einfach verschiedene Anwendungen auf ein Betriebssystem
zusammenzufassen. Es muss eine Trennung zwischen Anwendungen geschaffen werden,
jede braucht ihr eigenes Betriebssystem, aber nicht unbedingt eine eigene Hardware.
Und genauso ist die Lösung der Server-Virtualisierung, man nimmt eine gemeinsame
Hardware, lässt darauf aber mehrere unabhängige Betriebssysteme laufen.
Hierfür stellt die Virtualisierungssoftware quasi mehrere virtuelle Rechner
innerhalb der gleichen Hardware zur Verfügung. Ein Betriebssystem innerhalb
dieser Virtualisierungssoftware verhält sich genauso, als wäre es
direkt auf einem Server installiert. Es "sieht" Festplatten, Hauptspeicher,
CPU(s), Netzwerkkarten und weitere I/O-Bausteine.
Der Ansatz der Green-IT ist den Stromverbrauch im Rechenzentrum zu verringern.
Wenn also viele physikalische Rechner auf einem virtuellen Server laufen, dann
kann eine Menge Energie eingespart werden. Einmal die reine Versorgung der Systeme
mit Strom. Das eine große System wird natürlich stärker belastet
und verbraucht auch Energie, die vielen "kleinen" Server brauchen
aber auch bei geringer CPU-Last viel mehr Energie. Können zehn kleine Server
auf einen großen virtualisiert werden, so kann durchaus 80% der Energie
eingespart werden.
Und ein weiteres Einsparpotential kommt hinzu. Wenn weniger Energie zur Versorgung
benötigt wird, so wird auch die Abwärme geringer. Damit reduziert
sich zusätzlich auch der Aufwand für die Klimatechnik, auch dort kann
Energie und damit auch Kosten gespart werden.
Damit wird die Server-Virtualisierung zu einem wichtigen Baustein in der Green-IT.
Die Virtualisierungssoftware stellt jedem virtuellen Server eine komplette
Hardware-Umgebung zur Verfügung. Es gibt eine Festplatte an einem virtuellen
SCSI-Controller, eine virtuelle CDROM und eine virtuelle Netzwerkkarte. Über
die CDROM kann wie gewohnt das Betriebssystem auf der virtuellen Festplatte
installiert werden. Der Bildschirm wird über eine Anwendung dem Administrator
zur Verfügung gestellt. Es wird also auch kein zusätzlicher Bildschirm
oder KVM-Switch pro virtuellen Server benötigt, zusätzliche Kostenersparnis.
Meist gibt es auch die Möglichkeit, physikalische Hardware direkt einem
virtuellen System zur Verfügung zu stellen. Somit kann eine eigene exklusive
Netzwerkkarte genutzt werden oder ein direkter Zugriff auf Festplatten, Bandlaufwerke
und RAID-Systeme ermöglicht werden.
Ein großer Vorteil dieser Technologie ist die Unabhängigkeit der
virtuellen Rechner von der tatsächlich vorhandenen Hardware. Es ist ja
für das Betriebssystem des virtuellen Servers alles nur virtuell vorhanden,
wird also von der Virtualisierungssoftware vorgegeben. Damit kann ein virtueller
Server ohne Änderung seiner Konfiguration (Treiber) von einem physikalischen
Rechner auf den anderen umziehen.
Sollte ein Hardware-Server an seine Leistungsgrenzen kommen, so wird ein zweiter
installiert und ein virtueller Server zieht auf die neue Hardware um und entlastet
die erste Hardware. Genauso beim Ausfall des physikalischen Servers. Es muss
nur die Virtualisierungssoftware auf der neuen Hardware installiert werden,
für die virtuellen Systeme beliebt alles gleich. Ein einfacher und sicherer
Restore für das virtuelle Betriebssystem ist möglich.
Diese drei Hersteller sind zurzeit die häufigsten Vertreter der Virtualisierungssoftware. Alle beherrschen natürlich die Virtualisierung von Betriebssystemen, bringen jedoch unterschiedliche Features und Ausstattungen mit. Und die unterscheiden sich ganz erheblich im Preis.
Bei VMware handelt es sich um den Hersteller, der verschiedene Produkte anbietet. Dies gliedert sich in Desktop-Virtualisierung, Server-Virtualisierung als Addon auf bestehende Betriebssysteme und die Enterprise Lösung auf Basis der ESX / ESXi Server. Für professionelle Anwendungen wird die ESX Familie benötigt. Hierbei gibt es den ESX-Server, die kostenpflichtige Vollversion. Die ESX Software bringt Betriebssystem, Hypervisor und Administration mit. Die ESXi ist die "interne" Version des ESX. Installierbar auf einem USB-Modul oder auf Festplatten. Die ESXi als Standalone-Version ist kostenfrei, kann aber über Lizenzen in das VSphere eingebunden werden. VSphere ist die zentrale Management Software von VMware. Sie wird als Basis für viele weitere Features benötigt, wie zum Beispiel VMotion und VCB (die zentrale VMware ESX Backup-Lösung).
Bei Microsoft ist das Hyper-V eine Rolle im Windows 2008 Server. Es gehört
also zur Grundausstattung eines Windows Servers der neuen Generation. Der Hyper-V
Rolle kann auf einem Server neben weiteren Anwendungen laufen und zusätzlich
auch noch Servervirtualisierung anbieten. Es kann aber auch als "einzige"
Rolle auf einem Windows Core Server (ohne grafische Oberfläche) installiert
werden. Die Administration muss in diesem Falle über einen anderen Windows
2008 Server (mit grafischer Oberfläche) oder einen Vista Client durchgeführt
werden. Ideal ist Hyper-V für reine Windows-Umgebungen, aber auch im Bereich
Linux zeigt sich Microsoft offen. Es wurde Open-Source-Code veröffentlich,
der die Einbindung von Linux Gast-Systemen erleichtert.
Die Hyper-V Rolle im Windows 2008 benötigt die Virtualisierungsfunktionen
im Prozessor.
Citrix nutzt das Open Source-Projekt Xen für die Virtualisierung. Anfänglich war Xen nur ein Paravirtualisierer, also ein Grundbetriebssystem mit darauf laufenden Teilbetriebssystemen. Mit den neuen Virtualisierungsfunktionen der AMD- und Intel-Prozessoren ist Xen jetzt auch ein Voll-Virtualisierer. Citrix vertreibt den Xen Server 5 gratis. Wie beim VMware VSphere gibt es auch bei Xen ein Verwaltungstool unter Windows, das XenCenter. Jedoch wird kein eigener Verwaltungsrechner benötigt, der erste Xen-Server übernimmt die Rolle des Masters und an diesen verbindet sich die XenCenter Software. Der Master stellt wiederum die Verbindung zu den anderen Xen-Servern im Verbund her.
Sollen nur wenige Server virtualisiert werden, die auch keine Hochverfügbarkeit benötigen, so bietet sich unter anderem VMware ESXi an.
Bei der Dimensionierung müssen die Grundwerte der physikalischen Maschinen
erfasst werden und auf die Virtualisierungshardware umgerechnet werden. Das
ist zum einen der Hauptspeicher. Eine Auslegung ist eigentlich nicht schwer:
Den Hauptspeicher der zu virtualisierenden Server addieren und noch etwas RAM
für den ESXi hinzurechnen. Wichtig sind hierbei ein gutes Augenmaß
und noch Reserve für den späteren Ausbau einzuplanen. Ebenso beim
Plattenplatz, auch dort müssen nur die physikalischen Mengen addiert werden,
die ESXi Software braucht nur wenige Gigabyte zusätzlich. Schwieriger wird
es bei der CPU. Hierbei kann die Auslastung der zu virtualisierenden Maschinen
als Grundlage dienen. Es sollten dann genügend Reserven eingeplant werden,
da sich ein Prozessor meist später nicht so einfach tauschen lässt.
Für den Plattenplatz sollte ein guter und zuverlässiger Hardware-RAID-Controller
eingeplant werden, sowie gute und schnelle Server-Platten in der passenden Kapazität.
Wichtig ist bei dem Server möglichst viele Hot-Plug fähig Hardware
zu verbauen. Denn wer will schon alle virtuellen Systeme runterfahren, weil
eine Platte getauscht werden muss.
Um die Verfügbarkeit zu erhöhen kann später ein zweiter ESXi
Server aufgebaut werden und dann ein zentrales Speichersystem (Fibre Channel,
iSCSI oder NFS) angeschafft werden. Damit können die virtuellen Maschinen
entweder auf dem einen oder den anderen Server gestartet werden. Aber auch ohne
zentralen Speicher ist ein guter Wartungsvertrag für den Server notwendig.
Immerhin fallen jetzt mehrere Systeme aus, wenn die Hardware Probleme hat.
Als erstes muss die VMware ESXi Software installiert werden. Diese benötigt
wenige Gigabyte auf der Festplatte, der Rest wird für die virtuellen Maschinen
formatiert. Über die Console muss die Grundkonfiguration vorgenommen werden,
wie z.B. IP-Adresse und Passwort. Danach wird über einen Webbrowser der
Administrationsclient heruntergeladen. Über diesen können dann weitere
Konfigurationen vorgenommen und die ersten virtuellen Maschinen installiert
werden.
Die Installation läuft wie bei einer physikalischen Maschine ab. Es wird
von einer CD oder DVD gebootet, bei ESX kann es auch ein Image einer CD sein.
Dann wird das Betriebssystem auf die definierte Festplatte installiert. Der
Monitor wird über einen Software-KVM auf dem Administrationsclient angezeigt.
Die Datensicherung der virtuellen Betriebssysteme und Daten kann wie bei physikalischen
Maschinen auch über einen Client der Backup-Software und dann über
das Netzwerk erfolgen. Es können Agenten für Datenbanken und Anwendungen
genutzt werden, die Backup-Strategie kann praktisch eins zu eins übernommen
werden. Einen weiteren Vorteil hat aber die Virtualisierung noch. Das Betriebssystem
liegt jetzt als Datei auf dem Filesystem des ESXi Servers. Kann dies nicht geschickt
genutzt werden? Der ESXi Server bietet SnapShots der VMs an, jedoch gehen diese
auch wieder auf die Festplatten des ESXi. Wie es aussieht ein geschlossenes
System. Na ja, nicht so ganz. Auch die ESXi Version bietet eine Shell an mit
einem SSH Zugang. Aber nicht so ohne weiteres und man verliert den Support (der
ja bei der kostenfreien Version nicht dabei ist).
Ist der SSH Zugang freigeschaltet, so können Skripte auf dem ESXi installiert
werden. Und dann kommt der Trick: VMware ESX und ESXi kann ja auch NFS Filesysteme
einbinden und nutzen. Also müssen nur die Dateien der virtuellen Maschinen
auf das NFS Filesystem kopiert werden und die Sicherung ist in einem zweiten
Gerät vorhanden und kann zum Beispiel auf ein Band gesichert und ausgelagert
werden.
Daraus kann ein einfaches aber sicheres Backupkonzept entwickelt werden. Die
Sicherung der Daten und Anwendungen wird über eine zentrale Backup-Software
realisiert. Es wird zum Beispiel am Freitag eine Vollsicherung und an den anderen
Wochentagen eine inkrementelle Sicherung durchgeführt. Am Samstag werden
die virtuellen Maschinen kurz heruntergefahren, ein SnapShot erstellt und dann
dieser SnapShot auf das NFS-Filesystem geclont (kopiert). Jetzt sind also zwei
Sicherungen vorhanden: Einmal die täglichen Daten und das wöchentliche
System-backup.
Sollte jetzt der K-Fall eintreten und der VMware Server zerstört sein (inklusive
der Festplatten), dann kann mit einem zweiten Server (genügend RAM und
CPU-Ressourcen) die Clone der Betriebssysteme sogar direkt auf dem NFS-Speicher
gestartet werden. Die Performance ist wahrscheinlich nicht so gut, aber die
Maschinen laufen erstmal wieder. Allerdings mit dem Stand des letzten Wochenendes.
Also noch die täglichen Sicherungen restoren und die Maschinen laufen wieder.
Eine K-Fall Vorsorge, die sehr kostengünstig ist und sehr flexibel gestaltet
werden kann und sich auch noch vollständig automatisieren lässt.
Eine
genauere Beschreibung der Sicherung finden Sie hier.
Weiterführende Informationen zum Thema Datensicherung bei der Server-Virtualisierung und Performance-Tuning in virtuellen Umgebungen.
Zum Thema Server-Virtualisierung bieten wir verschiedene Workshops an. Einmal einen regelmäßig stattfindenden Einsteiger-Kurs mit Grundlagen und Lösungsvorschlägen und einen optional Workshop mit einem großen Praxisteil, die Virtualisierung zum Anfassen.
Für Virtualisierungsprojekte bieten wir die passenden Storage-Lösungen an, setzen Sie sich mit uns in Verbindung. Natürlich können Sie auch komplette Lösungen von uns bekommen. Egal zu welcher Virtualisierungssoftware, wir finden ein für Sie passendes Storagesystem.
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