Sun Cluster überblick für das Betriebssystem Solaris

Kapitel 1 Einführung in Sun Cluster

Das SunPlex-System ist eine integrierte Lösung aus Hardware und Sun Cluster-Software zur Erstellung von hoch verfügbaren und Scalable-Diensten. Dieses Kapitel bietet einen Überblick auf hoher Ebene über die Sun Cluster-Funktionen.

Dieses Kapitel enthält die folgenden Abschnitte:

Hochverfügbarmachen von Anwendungen mit Sun Cluster

Ein Cluster besteht aus zwei oder mehr Systemen bzw. Knoten, die als ein einziges, ständig verfügbares System zusammenarbeiten, um den Benutzern Anwendungen, Systemressourcen und Daten bereitzustellen. Jeder Knoten im Cluster ist ein voll funktionsfähiges eigenständiges System. In einer Cluster-Umgebung sind die Knoten jedoch über einen Interconnect verbunden und arbeiten zur Steigerung der Verfügbarkeit und Leistung als Einheit zusammen.

Hoch verfügbare Cluster stellen nahezu ständigen Zugriff auf Daten und Anwendungen bereit, indem sie den Cluster bei Ausfällen betriebsbereit halten, die ein System mit einem einzelnen Server normalerweise zum Absturz brächten. Kein einzelner Fehler — sei es durch Hardware, Software oder Netzwerk — kann einen Cluster zum Ausfall bringen. Fehlertolerante Hardwaresysteme sorgen demgegenüber für einen kontinuierlichen Zugriff auf Daten und Anwendungen, verursachen aber aufgrund der spezialisierten Hardware höhere Kosten. Fehlertolerante Systeme haben in der Regel keine Absicherung gegen Softwarefehler.

Jedes Sun Cluster-System ist eine Sammlung eng miteinander verbundener Knoten, die eine einzige Verwaltungsansicht für Netzwerkdienste und Anwendungen bietet. Das Sun Cluster-System erzielt seine Hochverfügbarkeit durch eine Kombination aus der folgenden Hardware und Software:

Redundante Plattensysteme stellen Speicherplatz bereit. Diese Plattensysteme sind in der Regel gespiegelt, um eine Betriebsunterbrechung zu vermeiden, wenn eine Platte oder ein Teilsystem ausfällt. Redundante Verbindungen mit den Plattensystemen stellen sicher, dass keine Daten isoliert werden, wenn ein Server, Controller oder Kabel ausfällt. Ein Hochgeschwindigkeits-Interconnect zwischen Knoten sorgt für den Zugriff auf Ressourcen. Alle Knoten im Cluster sind auch mit einem öffentlichen Netzwerk verbunden, so dass Clients von mehreren Netzwerken aus auf den Cluster zugreifen können.
Redundante Komponenten, die während des Betriebs gewechselt werden können, wie Stromkabel und Kühlsysteme, verbessern die Verfügbarkeit, da die Systeme nach einem Hardwarefehler den Betrieb aufrechterhalten können. Die Komponenten, die während des Betriebs gewechselt werden können, ermöglichen das Hinzufügen oder Entfernen von Hardwarekomponenten in einem laufenden System, ohne dass dieses heruntergefahren werden muss.
Das Hochverfügbarkeits-Framework der Sun Cluster-Software stellt ein Knotenversagen rasch fest und migriert die Anwendung bzw. den Dienst auf einen anderen Knoten, der in einer identischen Umgebung läuft. Alle Anwendungen sind jederzeit verfügbar. Die von einem Knotenversagen nicht betroffenen Anwendungen stehen während der Wiederherstellung vollständig zur Verfügung. Darüber hinaus sind die Anwendungen des ausgefallenen Knotens wieder verfügbar, sobald sie wiederhergestellt sind. Eine wiederhergestellte Anwendung muss nicht die Wiederherstellung aller anderen Anwendungen abwarten.

Verfügbarkeitsverwaltung

Eine Anwendung ist hoch verfügbar, wenn sie trotz eines einzelnen Software- oder Hardwarefehlers im System in Betrieb bleibt. Ausfälle durch Fehler oder Datenbeschädigung innerhalb der Anwendung selbst sind ausgeschlossen. Hoch verfügbare Anwendungen lassen sich wie folgt beschreiben:

Die Wiederherstellung ist für die Anwendungen, die eine Ressource verwenden, transparent.
Der Ressourcenzugriff bleibt während des Knotenversagens vollständig gewährleistet.
Die Anwendungen können nicht erkennen, dass der Host-Knoten auf einen anderen Knoten verschoben wurde.
Der Ausfall eines einzelnen Knotens ist für diejenigen Programme auf verbleibenden Knoten, die zu dem Knoten gehörende Dateien, Geräte und Plattendatenträger verwenden, vollständig transparent.

Failover-/Scalable-Dienste und parallele Anwendungen

Über Failover- und Scalable-Dienste sowie parallele Anwendungen können Ihre Anwendungen hoch verfügbar gemacht und die Leistung einer Anwendung im Cluster verbessert werden.

Ein Failover-Dienst sorgt mittels Redundanz für Hochverfügbarkeit. Wenn ein Fehler auftritt, kann eine laufende Anwendung so konfiguriert werden, dass sie entweder auf demselben Knoten neu gestartet wird, oder dass sie auf einen anderen Knoten im Cluster verschoben wird. Hierfür ist kein Bedienereingriff erforderlich.

Zur Leistungssteigerung setzt ein Scalable-Dienst die verschiedenen Knoten in einem Cluster für die gleichzeitige Ausführung einer Anwendung ein. In einer Scalable-Konfiguration kann jeder Cluster-Knoten Daten liefern und Client-Abfragen verarbeiten.

Bei parallelen Datenbanken können mehrere Instanzen des Datenbankservers folgende Aufgaben ausführen:

Im Cluster teilnehmen
Verschiedene Abfragen derselben Datenbank gleichzeitig abwickeln
Bei langen Abfragen parallele Abfragemöglichkeit bereitstellen

Weitere Informationen zu Failover- und Scalable-Diensten sowie parallelen Anwendungen finden Sie unter Datendiensttypen.

IP Network Multipathing

Clients führen über das öffentliche Netzwerk Datenanforderungen an den Cluster durch. Jeder Cluster-Knoten ist über einen oder mehrere öffentliche Netzwerkadapter mit mindestens einem öffentlichen Netzwerk verbunden.

Bei IP network multipathing können mehrere Netzwerk-Ports eines Servers an dasselbe Teilnetz angeschlossen sein. Zunächst sorgt die IP network multipathing-Software für Spielraum bei Netzwerkadapterversagen, indem sie das Versagen bzw. die Reparatur eines Netzwerkadapters feststellt. Anschließend schaltet sie die Netzwerkdresse automatisch zum alternativen Adapter und wieder zurück. Wenn mehr als ein Netzwerkadapter in Betrieb ist, erhöht IP network multipathing den Datendurchsatz durch die Aufteilung von gesendeten Datenpaketen unter den Adaptern.

Speicherverwaltung

Durch den Multihost-Speicher werden die Platten durch Anschluss an mehrere Knoten hoch verfügbar gemacht. Mehrere Knoten aktivieren mehrere Pfade für den Datenzugriff. Wenn ein Pfad ausfällt, steht ein anderer Pfad als Ersatz zur Verfügung.

Multihost-Platten ermöglichen die folgenden Cluster-Prozesse:

Toleranz von einzelnen Knotenausfällen.
Zentralisierung von Anwendungsdaten, Anwendungsbinärdateien und Konfigurationsdateien.
Schutz gegen Knotenversagen. Wenn Client-Anfragen über einen Knoten auf Daten zugreifen und dieser Knoten ausfällt, werden die Anfragen umgeschaltet und über einen anderen Knoten abgewickelt, der mit denselben Platten direkt verbunden ist.
Zugriff entweder global über einen Primärknoten, der die Platten “unterstützt”, oder über direkten, gleichzeitigen Zugriff über lokale Pfade.

Unterstützung von Datenträgerverwaltung

Ein Datenträger-Manager ermöglicht dem Benutzer das Verwalten einer großen Plattenanzahl sowie der zugehörigen Plattendaten. Datenträger-Manager steigern durch folgende Funktionen die Speicherkapazität und Datenverfügbarkeit:

Plattenlaufwerk-Striping und Verkettung
Plattenspiegelung
Plattenlaufwerk-Hot-Spares
Abwicklung von Plattenausfällen und Plattenersatz

Sun Cluster-Systeme unterstützen die folgenden Datenträger-Manager:

Solaris Volume Manager
VERITAS Volume Manager

Sun StorEdge Traffic Manager

Die Sun StorEdge Traffic Manager-Software ist ab dem Solaris-Betriebssystem 8 E/A-Kern-Framework voll integriert. Mithilfe der Sun StorEdge Traffic Manager-Software können Sie Geräte, auf die über mehrere E/A-Controller-Schnittstellen innerhalb einer einzelnen Instanz der Solaris-Betriebsumgebung zugegriffen wird, besser darstellen und verwalten. Die Sun StorEdge Traffic Manager-Architektur kann Folgendes leisten:

Schutz vor E/A-Ausfällen durch E/A-Controller-Versagen
Automatisches Wechseln zu einem anderen Controller bei E/A-Controller-Versagen
Verbesserte E/A-Leistung durch Lastausgleich über mehrere E/A-Kanäle

Hardwareunterstützung für Redundant Array of Independent Disks

Sun Cluster-Systeme unterstützen die Verwendung von Hardware-RAID (Redundant Array of Independent Disks) und Host-basiertem Software-RAID. Hardware-RAID verwendet die Redundanz des Speicher-Arrays bzw. die Hardwareredundanz des Speichersystems, um sicherzustellen, dass unabhängige Hardwarefehler die Datenverfügbarkeit nicht beeinträchtigen. Beim Spiegeln über getrennte Speicher-Arrays stellt Host-basiertes Software-RAID sicher, dass unabhängige Hardwarefehler die Datenverfügbarkeit nicht beeinträchtigen, wenn ein ganzes Speicher-Array offline geschaltet ist. Hardware-RAID und Host-basiertes Software-RAID können gleichzeitig eingesetzt werden. Dennoch ist nur eine RAID-Lösung erforderlich, um einen hohen Grad an Datenverfügbarkeit sicherzustellen.

Dateisystemunterstützung

Eine der inhärenten Eigenschaften von Cluster-Systemen besteht in der gemeinsamen Nutzung von Ressourcen. Daher benötigt ein Cluster ein Dateisystem, das für Kohärenz bei der gemeinsamen Nutzung von Dateien sorgt. Über das Sun Cluster-Dateisystem können Benutzer oder Anwendungen auf jede beliebige Datei auf allen Cluster-Knoten über Remote- bzw. lokale Standard-UNIX-APIs zugreifen. Wenn eine Anwendung von einem Knoten auf einen anderen verschoben wird, ist keine Änderung an der Anwendung erforderlich, um auf dieselben Dateien zugreifen zu können. Vorhandene Anwendungen können das Cluster-Dateisystem ohne Änderungen voll nutzen.

Fehlerüberwachung

Das Sun Cluster-System macht den Pfad zwischen Benutzern und Daten über Multihostplatten, Multipathing und ein globales Dateisystem hoch verfügbar. Das Sun Cluster-System überwacht Fehler folgender Elemente:

Anwendungen – Die meisten Sun Cluster-Datendienste verfügen über einen Fehler-Monitor, der den Datendienst in gewissen Zeitabständen testet, um sein einwandfreies Funktionieren sicherzustellen. Ein Fehler-Monitor überprüft, ob der Anwendungsdämon bzw. die -dämone laufen und die Clients bedient werden. Basierend auf den von den Testsignalen zurückgegebenen Informationen wird eine vordefinierte Aktion ausgeführt, wie zum Beispiel der Neustart von Dämonen oder die Initialisierung eines Failover.
Plattenpfade – Die Sun Cluster-Software unterstützt Plattenpfadspiegelung (Disk-Path Monitoring, DPM). DPM verbessert insgesamt die Zuverlässigkeit von Failover bzw. Switchover, indem über Fehler bei sekundären Plattenpfaden berichtet wird.
Internet Protocol (IP) Multipath – Solaris IP-Netzwerk-Multipathing-Software auf Sun Cluster-Systemen stellt den Grundmechanismus für die Überwachung von öffentlichen Netzwerkadaptern bereit. IPMP ermöglicht auch das Failover von IP-Adressen von einem Adapter zu einem anderen, wenn ein Fehler festgestellt wird.

Verwaltungs- und Konfigurationstools

Sie können das Sun Cluster-System entweder über die SunPlex-Manager-GUI oder über die Befehlszeilenschnittstelle (Command-Line Interface, CLI) installieren, konfigurieren und verwalten.

Das Sun Cluster-System verfügt auch über ein Modul, das als Teil der Sun Management Center-Software ausgeführt wird und eine GUI für bestimmte Cluster-Aufgaben bereitstellt.

SunPlex-Manager

SunPlex-Manager ist ein browserbasiertes Tool für die Verwaltung von Sun Cluster-Systemen. Mithilfe der SunPlex-Manager-Software können Verwalter Systeme verwalten und überwachen, Software installieren und Systeme konfigurieren.

Die SunPlex Manager-Software enthält folgende Funktionen:

Integrierte Sicherheits- und Autorisierungsmechanismen
SLL-Unterstützung (Secure Sockets Layer)
RBAC (Role-based access control, rollenbasierte Zugriffskontrolle)
PAM (Pluggable Authentication Module, sofort integrierbares Autenthisierungsmodul)
Gruppenverwaltungsfunktionen für NAFO und IP-Netzwerk-Multipathing
Verwaltung von Quorum-Geräten, Transporten, gemeinsam genutzten Speichergeräten und Ressourcengruppen
Fortgeschrittene Fehlerprüfung und automatische Erkennung von privaten Interconnects.

Befehlszeilenschnittstelle

Die Befehlszeilenschnittstelle von Sun Cluster besteht aus einem Satz von Dienstprogrammen, die zum Installieren und Verwalten von Sun Cluster-Systemen sowie zum Verwalten des Datenträger-Manager-Teils der Sun Cluster-Software eingesetzt werden können.

Folgende SunPlex-Verwaltungsaufgaben können über die Sun Cluster-CLI ausgeführt werden:

Validieren einer Sun Cluster-Konfiguration
Installieren und Konfigurieren der Sun Cluster-Software
Aktualisieren einer Sun Cluster-Konfiguration
Verwalten der Registrierung von Ressourcentypen, der Erstellung von Ressourcengruppen und der Aktivierung von Ressourcen innerhalb einer Ressourcengruppe
Ändern der Knotenunterstützung und Zustände von Ressourcengruppen und Plattengerätegruppen
Steuern des Zugriffs über rollenbasierte Zugriffskontrolle (Role-Based Access Control, RBAC)
Herunterfahren des gesamten Clusters

Sun Management Center

Das Sun Cluster-System verfügt auch über ein Modul, das als Teil der Sun Management Center-Software ausgeführt wird. Sun Management Center dient im Cluster als Grundlage für Verwaltungs- und Überwachungsvorgänge und ermöglicht es Systemverwaltern, die folgenden Aufgaben über eine GUI bzw. CLI auszuführen:

Konfigurieren eines Remote-Systems
Überwachen der Leistung
Erkennen und Isolieren von Hardware- und Softwarefehlern

Sun Management Center kann auch als Schnittstelle zum Verwalten einer dynamischen Rekonfiguration innerhalb von Sun Cluster-Servern eingesetzt werden. Die dynamische Rekonfiguration umfasst Domänenerstellung, dynamischen Platinenanschluss und dynamische Trennung.

Rollenbasierte Zugriffskontrolle

In herkömmlichen UNIX-Systemen ist der Root-Benutzer, auch Superbenutzer genannt, omnipotent. Er kann jede beliebige Datei lesen und darin schreiben, alle Programme ausführen und Signale zum erzwungenen Abbruch eines beliebigen Prozesses senden. Die rollenbasierte Zugriffskontrolle (RBAC) von Solaris ist eine Alternative zu dem Superbenutzer-Modell mit seinem “Alles-oder-Nichts”-Ansatz. RBAC verwendet das Sicherheitsprinzip der niedrigsten Berechtigung. Das heißt, dass keinem Benutzer mehr Berechtigungen erteilt werden, als zum Ausführen einer bestimmten Aufgabe erforderlich sind.

RBAC ermöglicht es einer Organisation, die Superbenutzer-Fähigkeiten aufzuteilen und sie speziellen Benutzerkonten bzw. Rollen zuzuordnen, die dann einzelnen Personen zugewiesen werden. Diese Abtrennung und Paketbildung ermöglicht eine Reihe von Sicherheitsrichtlinien. Es können Konten für Verwalter mit bestimmten Funktionen eingerichtet werden, und zwar in Bereichen wie Sicherheit, Netzwerk, Firewall, Sicherungen und Systembetrieb.