Кластер высокой доступности с использованием виртуальных машин

Если бюджет вашей компании или другие ограничения, например, размеры серверной комнаты или доступные мощности электропитания-кондиционирования, не позволяют развернуть высокодоступный кластер с большим количеством физических узлов, мы рекомендуем построение кластера с применением технологии виртуализации.

В зависимости от ваших пожеланий решение может быть построено:

• на базе технологий Microsoft Hyper-V
• на основе Red Hat Cluster Suite

Эффект от внедрения

Помимо преимуществ, предоставляемых традиционной кластерной архитектурой, применение технологий виртуализации:  

• не требует единой аппаратной конфигурации узлов кластера
• обеспечивает легкость переноса узлов кластера виртуальных машин на разные аппаратные платформы, простоту масштабирования при подключении новых или наращивании мощности существующих кластеров
• позволяет эффективнее использовать имеющиеся вычислительные мощности
• дает существенную экономию средств, затрачиваемых на закупку дорогостоящего специализированного оборудования, лицензирование ПО, аренду помещений, электропитание и кондиционирование

Кластер высокой доступности с использованием Hyper-V

Решение высокой доступности с помощью Hyper-V можно развернуть в двух принципиально различных вариантах:

Кластеры узлов (Host Clustering)

В этом варианте два или более физических сервера объединяются в отказоустойчивый кластер с обязательным общим дисковым массивом (кластерным хранилищем), а виртуальные машины, файлы жестких дисков которых размещаяются в хранилище, создаются как кластерные ресурсы. Когда физический узел кластера, обеспечивающий работу виртуальных машин, выходит из строя или останавливается, виртуальные машины, как и любые другие кластерные ресурсы, перемещаются на работающие узлы. Таким образом обеспечивается постоянная доступность виртуальных машин.

Архитектура решения:

Отметим, что данный вариант реализации высокой доступности не совсем удачен, поскольку если сбой происходит в самой виртуальной машине, такой отказ не обрабатывается, соответственно, отказоустойчивость службы или приложения может оказаться под угрозой.

Минимальные требования к оборудованию:

• Минимум два сервера для создания отказоустойчивого кластера с Hyper-V (все компоненты оборудования должны иметь метку "Certified for Windows Server 2008" или "Certified for Windows Server 2008 R2", а полная конфигурация кластера, т.е. серверы, сеть и хранилище, должна пройти все тесты мастера проверки, входящего в состав оснастки управления отказоустойчивым кластером)
• Внешнее хранилище с подключением по Fiber Channel или iSCSI для размещения файлов жестких дисков виртуальных машин
• Минимум один сервер или устройство для балансировки нагрузки, если таковая требуется

Программная платформа:

В качестве программной платформы для физических серверов должны использоваться операционные системы Windows Server 2008 Enterprise и Windows Server 2008 Datacenter (или соответствующие издания Windows Server 2008 R2). Для развертывания виртуальных машин в кластере подойдет любое издание Windows Server  2008 или Windows Server 2008 R2.

 Кластеры гостевых систем (Guest Clustering)

При использовании этой схемы две или более виртуальные машины объединяются в отказоустойчивый кластер, поведение которого мало отличается от поведения кластера, построенного с помощью физических серверов. Такой способ позволяет построить кластер даже на основе одного физического сервера, хотя, конечно, существенно большей надежности можно достичь при размещении кластерных виртуальных машин на нескольких физических серверах.

Архитектура решения:

Преимущество такого варианта реализации в том, что можно создать высокодоступную инфраструктуру с большим количеством кластеров для различных служб (файлов и печати, баз данных, почты, мобильных сообщений, веб-приложений и т.д.), используя всего два физических сервера. Особенно удобно такое решение для небольших офисов в удаленных площадках.

Минимальные требования к оборудованию:

• Минимум один сервер (рекомендуется два или более сервера)

Программная платформа:

В качестве программной платформы для физических серверов можно использовать любое издание операционных систем Windows Server 2008 или Windows Server 2008 R2 с поддержкой Hyper-V. Для создания на базе виртуальных машин отказоустойчивых кластеров нужны издания Enterprise или Datacenter, для создания кластеров с балансировкой сетевой нагрузки - любое издание Windows Server  2008 или Windows Server 2008 R2.

Кластер высокой доступности с использованием Red Hat Cluster Suite

Данное решение представляет собой двухуровневый кластер, построенный с использованием Red Hat Cluster Suite. На первом уровне обеспечивается виртуализация оборудования, на втором – виртуализация приложений. По ряду критериев Red Hat Cluster Suite оценивает состояние аппаратных и виртуализированных систем и приложений, обеспечивая непрерывный доступ к данным и приложениям даже в случае отказа виртуальной машины или аппаратного узла кластера. В таких случаях Red Hat Cluster Suite перезапускает приложения на другом узле кластера виртуальных машин, а также пытается перезагрузить виртуальную машину. В случае отказа физической машины производится ее отключение от кластера с последующей перезагрузкой. При этом виртуальные машины, выполнявшиеся на сбойном узле, мигрируют на другой узел в пределах своей группы (failover domain). Все перечисленные действия оказывают незначительное влияние на работу критических приложений и практически не заметны для пользователей.

Архитектура решения:

Минимальные требования к используемому оборудованию:

• минимум два сервера для запуска виртуализированных систем (список сертифицированного оборудования можно посмотреть на http://hardware.redhat.com/)
• минимум один сервер для балансировки нагрузки, если таковая требуется (рекомендуется два для обеспечения отказоустойчивости)
• внешнее хранилище с подключением по Fiber Channel, SCSI или iSCSI
• аппаратные средства отключения сбойного физического узла (Fence Device)

Программная платформа:

В качестве программной платформы используется Red Hat Enterprise Linux Advanced Platform. Эта редакция Red Hat Enterprise Linux поддерживает неограниченное количество физических процессоров и оперативной памяти, включает в себя кластерное ПО Red Hat Cluster Suite и кластерную файловую систему GFS. Кроме того, в рамках действующей подписки на Red Hat Enterprise Linux Advanced Platform допускается установка неограниченного количества виртуализированных систем RHEL AP.