Bielefelder IT-Servicezentrum

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:

• Best practices for virtual machine snapshots in the VMware environment

Spielregel: Snapshots sind spätestens nach wenigen Tagen zu entfernen.