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Bie­le­fel­der IT-​Servicezentrum

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Glasfaserkabel in einem Rechenzentrum
© Uni­ver­si­tät Bie­le­feld | BITS

Vir­tu­el­le Ser­ver

Be­reit­stel­lung und Ein­rich­tung von vir­tu­el­len Ser­ver­ka­pa­zi­tä­ten für die Fa­kul­tä­ten und Ein­rich­tun­gen auf Basis eines Standard-​Templates (vor­kon­fi­gu­rier­te Ser­ver). Der An­wen­der er­hält eine IP-​Adresse, die ihm den Zu­griff auf den vir­tu­el­len Ser­ver er­mög­licht.

Leis­tungs­um­fang

Vir­tua­li­sie­rung bie­tet im Ver­gleich zum „klas­si­schen“ Ser­ver­be­trieb eine Reihe von Vor­tei­len:

  • Die vor­han­de­ne Hard­ware wird ef­fi­zi­en­ter aus­ge­nutzt, da sich meh­re­re vir­tu­el­le Ma­schi­nen einen phy­si­schen Ser­ver tei­len.
  • Die Ver­füg­bar­keit wird er­höht, da bei Aus­fall eines phy­si­schen Ser­vers die vir­tu­el­len Ma­schi­nen auf die ver­blei­ben­den Ser­ver ver­teilt wer­den. Dies kann bei an­ge­kün­dig­ten Aus­fäl­len un­ter­bre­chungs­frei er­fol­gen, bei un­er­war­te­ten Aus­fäl­len ist der tat­säch­li­che Aus­fall einer vir­tu­el­len Ma­schi­ne sehr kurz.
  • Mit Hilfe von „Snaps­hots“ lässt sich vor einer Än­de­rung (Up­dates, neue Soft­ware) ein de­fi­nier­ter Zu­stand einer vir­tu­el­len Ma­schi­ne „ein­frie­ren“. Falls die Än­de­rung fehl­schlägt, kann der vor­her­ge­hen­de Zu­stand wie­der her­ge­stellt wer­den.

Neben der Nut­zung für ei­ge­ne Diens­te stellt das BITS auch Ka­pa­zi­tä­ten zur Nut­zung die­ser Tech­no­lo­gie durch Fa­kul­tä­ten und Ein­rich­tun­gen be­reit. Die­ses „vHos­ting“ ge­nann­te An­ge­bot bie­tet ähn­li­che Be­din­gun­gen wie das be­reits be­kann­te "Ser­ver Housing",
außer dass der Kunde keine ei­ge­ne Hard­ware zur Ver­fü­gung stel­len muss.

Die Vir­tua­li­sie­rungs­tech­no­lo­gie ist in­zwi­schen so weit fort­ge­schrit­ten, dass es kaum noch An­wen­dun­gen gibt, die für eine Vir­tua­li­sie­rung un­ge­eig­net sind. Al­ler­dings gilt das Prin­zip „viel hilft viel“. Für eine ef­fi­zi­en­te Vir­tua­li­sie­rung an­spruchs­vol­ler Sys­te­me müs­sen ent­spre­chen­de Res­sour­cen zur Ver­fü­gung ste­hen, d. h. viele schnel­le CPUs, ge­nü­gend Haupt­spei­cher, schnel­le Netze und reich­lich schnel­ler Fest­plat­ten­spei­cher.

Die im Rah­men des vHosting-​Clusters be­reit­ge­stell­ten Res­sour­cen sind be­grenzt, so dass nicht be­lie­bi­ge An­wen­dungs­fäl­le darin rea­li­siert wer­den kön­nen (siehe Hard­ware). High-​Power-Computing oder Terabyte-​große Da­ten­ban­ken kön­nen der­zeit nicht ab­ge­bil­det wer­den. Aber viele an­de­re An­wen­dungs­fäl­le las­sen sich mit die­ser Platt­form pro­blem­los rea­li­sie­ren:

  • Web-​Server, Wikis, Content-​Management-Systeme ...
  • in­ter­ne Diens­te (Druck-​Server, Ver­zeich­nis­diens­te ...)
  • Test-​Systeme
  • Ent­wick­lungs­sys­te­me

Vor allem die Mög­lich­keit, Snaps­hots einer vir­tu­el­len Ma­schi­ne zu er­stel­len, ist für Test- und Ent­wick­lungs­sys­te­me ein enor­mer Vor­teil ge­gen­über phy­si­schen Sys­te­men.

Vor Be­stel­lung einer vir­tu­el­len Ma­schi­ne soll­ten die An­for­de­run­gen und Er­war­tun­gen mit dem BITS be­spro­chen wer­den.

Vir­tua­li­sie­rung ist im BITS eine stra­te­gi­sche Platt­form für den Be­trieb zen­tra­ler Diens­te. Daher sind die zu­grun­de lie­gen­den Sys­te­me so aus­ge­legt, dass ein un­ter­bre­chungs­frei­er Be­trieb ga­ran­tiert wer­den kann, auch wenn große Teile der In­fra­struk­tur aus­fal­len soll­ten. Diese Stan­dards lie­gen auch dem vHosting-​Cluster zu­grun­de.

Basis des vHosting-​Clusters sind der­zeit fol­gen­de Sys­te­me:

  • vier Blade-​Server von Cisco mit je­weils zwei 8-​Kern-CPUs und 384 GByte Haupt­spei­cher

Die An­bin­dun­gen an Netz­werk und Storage-​Systeme sind red­un­dant aus­ge­legt. Die Ser­ver sind über die zwei Re­chen­zen­trums­stand­or­te des BITS ver­teilt, der Sto­rage wird an bei­den Stand­or­ten syn­chro­ni­siert be­reit­ge­stellt. Durch diese Kon­fi­gu­ra­ti­on führt selbst der Aus­fall eines kom­plet­ten Stand­or­tes nicht zu einem Aus­fall des vHosting-​Clusters.

Der­zeit ste­hen 8 Te­ra­byte Fest­plat­ten­platz im Storage-​System für den vHosting-​Cluster zur Ver­fü­gung. Hinzu kommt noch aus­rei­chend NAS-​Speicher, um täg­li­che Si­che­run­gen aller vir­tu­el­len Ma­schi­nen für ein bis zwei Wo­chen be­reit­stel­len zu kön­nen.

Diese Back­ups ba­sie­ren auf Snaps­hots der vir­tu­el­len Ma­schi­nen. Das be­deu­tet, dass bei re­stau­rier­ten vir­tu­el­le Ma­schi­nen kein voll­stän­dig kon­sis­ten­tes Da­tei­sys­tem ga­ran­tiert wer­den kann, sie sind le­dig­lich "Crash-​Konsistent". Mo­der­ne Da­tei­sys­te­me , die Tech­ni­ken wie Jour­na­ling ein­set­zen, kön­nen der­ar­tig wie­der­her­ge­stell­te Da­tei­sys­te­me in der Regel re­pa­rie­ren. Für kri­ti­sche Daten mit hoher Än­de­rungs­ra­te (z.B. Da­ten­ban­ken) emp­fiehlt sich eine zu­sätz­li­che Si­che­rung, idea­ler­wei­se per TSM.

Ein Vor­teil einer vir­tu­el­len Ma­schi­ne im Ge­gen­satz zu einem phy­si­schen Sys­tem ist die Mög­lich­keit, Snaps­hots zu er­stel­len. Mit einem Snaps­hot wird der Ge­samt­zu­stand einer vir­tu­el­len Ma­schi­ne er­faßt und ein­ge­fro­ren. Dies be­trifft den Haupt­spei­cher, die CPU und die vir­tua­li­sier­ten Fest­plat­ten. Nach­dem ein Snaps­hot er­stellt wurde, läuft die vir­tu­el­le Ma­schi­ne wei­ter, die Er­stel­lung des Snaps­hots sel­ber kann ohne Un­ter­bre­chung des Be­triebs er­fol­gen. An­schlie­ßend ist es mög­lich, je­der­zeit wie­der in den Zu­stand zu­rück­zu­sprin­gen, zu dem der Snaps­hot er­stellt wurde. Ein Snaps­hot ist also her­vor­ra­gend dazu ge­eig­net, kri­ti­sche Än­de­run­gen an der vir­tu­el­len Ma­schi­ne ab­zu­si­chern. Dies kön­nen Up­dates des Be­triebs­sys­tems oder der Soft­ware sein, Kon­fi­gu­ra­ti­ons­än­de­run­gen oder sons­ti­ge Tests.

Snaps­hots be­nö­ti­gen zu­sätz­li­che Res­sour­cen und schrän­ken ei­ni­ge Funk­tio­nen der Vir­tua­li­sie­rungs­um­ge­bung ein. Snaps­hots sol­len daher eine kurze Le­bens­dau­er haben (ma­xi­mal we­ni­ge Tage) und sind nicht dazu ge­eig­net, einen be­stimm­ten Zu­stand über einen län­ge­ren Zeit­raum auf­zu­be­wah­ren. Ins­be­son­de­re sind sie kein Er­satz für ein Back­up.

Wei­te­re In­for­ma­tio­nen zu den Ne­ben­wir­kun­gen von Snaps­hots sind im fol­gen­den Knowledge-​Base-Artikel von VM­ware zu fin­den:

Spiel­re­gel: Snaps­hots sind spä­tes­tens nach we­ni­gen Tagen zu ent­fer­nen.

Die VM­ware Tools sind ein Stück Soft­ware, das im Gast­be­triebs­sys­tem einer vir­tu­el­len Ma­schi­ne in­stal­liert wird. Neben ei­ni­gen Er­leich­te­run­gen für den Be­nut­zer (bes­ser be­nutz­ba­re Kon­so­le) er­lau­ben die VM­ware Tools, der Vir­tua­li­sie­rungs­soft­ware (dem Hy­per­vi­sor) Ein­fluss auf das Gast­be­triebs­sys­tem zu neh­men. Dies ist ins­be­son­de­re dann not­wen­dig, wenn der phy­si­sche Haupt­spei­cher knapp wird. Mit Hilfe der VM­ware Tools kann der Hy­per­vi­sor den Spei­cher­ver­brauch der vir­tu­el­len Ma­schi­nen bes­ser steu­ern. Ohne VM­ware Tools sind in die­sem Fall deut­lich stär­ke Leis­tungs­ein­bu­ßen für die vir­tu­el­le Ma­schi­ne die Folge.

Die VM­ware Tools kön­nen mit Hilfe des vS­phe­re Cli­ents in­stal­liert wer­den. De­tailier­te An­lei­tun­gen sind in Knowledge-​Base-Artikeln von VM­ware zu fin­den:

Die kor­rek­te In­stal­la­ti­on der VM­ware Tools wird im Tab "Über­sicht" an­ge­zeigt.

Spiel­re­gel: Die VM­ware Tools sind zu in­stal­lie­ren und auf einem ak­tu­el­len Stand zu hal­ten.

Be­stel­lung

Ein­rich­tun­gen und Fa­kul­tä­ten der Uni­ver­si­tät Bie­le­feld kön­nen vir­tu­el­le Ma­schi­nen auf dem vHosting-​Cluster ein­kau­fen. Die Jah­res­mie­te für einen vir­tu­el­len Ser­ver be­trägt der­zeit 100 Euro. Alle vir­tu­el­len Ma­schi­nen wer­den nächt­lich ge­si­chert, diese Back­ups ste­hen auf An­fra­ge zwi­schen ein und zwei Wo­chen zur Ver­fü­gung.

Bei der Ska­lie­rung der vir­tu­el­len Hard­ware (An­zahl CPUs, Haupt­spei­cher, Fest­plat­ten­platz) soll­te mit Au­gen­maß vor­ge­gan­gen wer­den, da sich meh­re­re vir­tu­el­le Ma­schi­nen die tat­säch­lich vor­han­de­ne Hard­ware tei­len. Viele Hardware-​Anforderungen von Standard-​Software gehen von de­di­zier­ten phy­si­schen Sys­te­men aus, die eher zu groß als zu klein di­men­sio­niert wer­den, um bei Ressourcen-​Engpässen die Mi­gra­ti­on auf eine hö­he­re Aus­bau­stu­fe zu ver­mei­den. Vir­tua­li­sie­rung er­laubt eine viel pass­ge­naue­re Ska­lie­rung der vir­tua­li­sier­ten Hard­ware, die bei Be­darf leicht er­wei­tert wer­den kann.

Bei der Be­stel­lung einer vir­tu­el­len Ma­schi­ne sind fol­gen­de In­for­ma­tio­nen an­zu­ge­ben:

Vor­aus­set­zun­gen

Ziel­grup­pe

  • Fa­kul­tä­ten und Ein­rich­tun­gen der Uni­ver­si­tät Bie­le­feld

Be­an­tra­gung

Bei der Ska­lie­rung der vir­tu­el­len Hard­ware (An­zahl CPUs, Haupt­spei­cher, Fest­plat­ten­platz) soll­te mit Au­gen­maß vor­ge­gan­gen wer­den, da sich meh­re­re vir­tu­el­le Ma­schi­nen die tat­säch­lich vor­han­de­ne Hard­ware tei­len. Viele Hardware-​Anforderungen von Standard-​Software gehen von de­di­zier­ten phy­si­schen Sys­te­men aus, die eher zu groß als zu klein di­men­sio­niert wer­den, um bei Ressourcen-​Engpässen die Mi­gra­ti­on auf eine hö­he­re Aus­bau­stu­fe zu ver­mei­den. Vir­tua­li­sie­rung er­laubt eine viel pass­ge­naue­re Ska­lie­rung der vir­tua­li­sier­ten Hard­ware, die bei Be­darf leicht er­wei­tert wer­den kann.

Bei der Be­stel­lung einer vir­tu­el­len Ma­schi­ne sind fol­gen­de In­for­ma­tio­nen an­zu­ge­ben:

Name Die vir­tu­el­le Ma­schi­ne wird in­ner­halb des vSphere-​Clusters durch einen Namen iden­ti­fi­ziert. Die­ser soll­te eine leich­te und zwei­fels­freie Iden­ti­fi­ka­ti­on der vir­tu­el­len Ma­schi­ne zu­las­sen, damit bei Nach­fra­gen und Stö­rungs­be­ar­bei­tun­gen keine Miss­ver­ständ­nis­se ent­ste­hen. Die­ser Name muss nicht iden­tisch mit dem Namen der Ma­schi­ne im DNS, Ac­ti­ve Di­rec­to­ry oder an­de­ren Ver­zeich­nis­sys­tem sein, aber auch hier ver­hin­dert eine ein­heit­li­che Be­nen­nung Miss­ver­ständ­nis­se und Ver­wechs­lun­gen.
Be­triebs­sys­tem VM­ware un­ter­stützt eine Reihe von Be­triebs­sys­te­men (siehe die Kom­pa­ti­bi­li­täts­lis­te von VM­ware), wei­te­re Be­triebs­sys­te­me für x86/amd64-​Prozessoren funk­tio­nie­ren in der Regel auch, wer­den aber of­fi­zi­ell nicht un­ter­stützt. Für Win­dows Ser­ver exis­tie­ren Vor­la­gen, an­de­re Be­triebs­sys­te­me müs­sen der­zeit noch vom Nut­zer selbst in­stal­liert wer­den.
An­zahl CPUs Die Ein­rich­tung von Mehrprozessor-​Systemen er­folgt nur in be­grün­de­ten Aus­nah­me­fäl­len, oder wenn der Be­darf durch län­ge­ren Be­trieb fest­ge­stellt wer­den konn­te. In der Regel wer­den vir­tu­el­le Ma­schi­nen zu­nächst mit einem vir­tu­el­len Pro­zes­sor ein­ge­rich­tet.
Haupt­spei­cher Der Haupt­spei­cher soll­te der tat­säch­li­chen An­wen­dung an­ge­paßt sein. Ver­schie­de­ne Be­triebs­sys­te­me und Ap­pli­ka­tio­nen (Da­ten­ban­ken, Java) ten­die­ren dazu, allen vor­han­de­nen Spei­cher­platz zu be­le­gen und er­we­cken damit den Ein­druck per­ma­nen­ter Spei­cher­knapp­heit. Ge­naue­re Ana­ly­sen zei­gen dann aber, dass nur ein Bruch­teil die­ses Spei­chers tat­säch­lich ge­nutzt wird. In der Regel soll­te die vir­tu­el­le Ma­schi­ne mit 1 bis 2 GByte Haupt­spei­cher aus­kom­men. Eine Er­wei­te­rung kann vor­ge­nom­men wer­den, wenn der Be­darf im Be­trieb tat­säch­lich nach­ge­wie­sen wurde.
Fest­plat­ten­platz Ak­tu­el­le Be­triebs­sys­te­me soll­ten mit 10 bis 40 GByte Fest­plat­ten­platz aus­kom­men. Etwa die glei­che Menge kann für Daten be­reit­ge­stellt wer­den. Der voll­stän­dig vir­tua­li­sier­te Be­trieb von Sys­te­men mit sehr gro­ßen Da­ten­men­gen ist der­zeit mit den vor­han­de­nen Res­sour­cen nicht mög­lich. Bei Be­darf sind große Da­ten­men­gen au­ßer­halb der vir­tu­el­len Ma­schi­ne zu la­gern und per NFS/CIFS ein­zu­bin­den. Siehe dazu die Do­ku­men­ta­ti­on des BITS.
Be­treu­er/Be­sit­zer Zur In­stal­la­ti­on und Ad­mi­nis­tra­ti­on der vir­tu­el­len Ma­schi­nen über den vCen­ter Ser­ver ist eine Benutzer-​Kennung im Ac­ti­ve Di­rec­to­ry der Uni­ver­si­tät Bie­le­feld (Do­mä­ne "AD") nötig. Zwi­schen 1 und 3 Per­so­nen kön­nen ad­mi­nis­tra­ti­ve Rech­te an einer vir­tu­el­len Ma­schi­ne er­hal­ten.

Der­zeit wer­den alle vir­tu­el­len Ma­schi­nen des vHosting-​Clusters im sel­ben Netz be­trie­ben, wie die phy­si­schen Ma­schi­nen im Housing-​Bereich. Die Ver­ga­be von IP-​Adressen er­folgt per DHCP, sta­ti­sche Adres­sen kön­nen aber bei Be­darf ein­ge­rich­tet wer­den.

Die Be­stel­lung einer vir­tu­el­len Ma­schi­ne er­folgt unter An­ga­be aller oben ge­nann­ten In­for­ma­tio­nen über bits@uni-​bielefeld.de.

Kos­ten

100,00€ pro Ser­ver / Jahr

Be­reit­stel­lungs­zei­ten

1 Ar­beits­tag ab Be­auf­tra­gung.

Mit­wir­kungs­pflich­ten

Re­geln

Durch die Vir­tua­li­sie­rung tei­len sich meh­re­re vir­tu­el­le Ma­schi­nen die selbe phy­si­sche Hard­ware. Damit die zur Ver­fü­gung ste­hen­den Res­sour­cen ge­recht unter allen Nut­zern auf­ge­teilt wer­den kön­nen, sind ei­ni­ge Spiel­re­geln zu be­ach­ten.

Kontakt-​Daten hin­ter­le­gen

Um im Fall von Rück­fra­gen den Be­sit­zer einer vir­tu­el­len Ma­schi­ne schnell er­rei­chen zu kön­nen, ist eine E-​Mail-Adresse zu hin­ter­le­gen. Dazu ist im vS­phe­re Cli­ent im Übersichts-​Tab im Feld "An­mer­kun­gen" der Punkt "Be­ar­bei­ten" aus­zu­wäh­len und im er­schei­nen­den Dia­log unter "main­tai­ner_e­mail" eine E-​Mail-Adresse ein­zu­tra­gen.

Bei Be­darf kön­nen, durch Komma ge­trennt, meh­re­re Adres­sen ein­ge­tra­gen wer­den. Es emp­fiehlt sich aber, statt­des­sen eine Rollen-​Adresse zu hin­ter­le­gen, über die bei Be­darf meh­re­re Per­so­nen zu er­rei­chen sind. Aus den so hin­ter­leg­ten E-​Mail-Adressen wird eine Mailing-​Liste er­stellt, über die die Be­sit­zer*innen der vir­tu­el­len Ma­schi­nen über Än­de­run­gen und Aus­fäl­le des vHosting-​Clusters in­for­miert wer­den.

Spiel­re­gel: Im vS­phe­re Cli­ent ist eine sinn­vol­le Kon­takt­adres­se zu hin­ter­le­gen.

Sup­port

BITS
Mo.–Fr. 08:00–16:00 Uhr
Tel.: 0521 106-​12777
E-​Mail: bits@uni-​bielefeld.de

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