Doppelt hält besser Was ist ein Stretched Cluster?

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Der Einsatz von Clustern ist in Rechenzentren Alltag. Sie sorgen unter anderem für höhere Verfügbarkeit und besseren Lastausgleich. VMware geht bei seinem Konzept der Stretched Cluster noch einen Schritt weiter und fasst zwei Daten-Sites als einen vSAN-Cluster zusammen.

Bei einem Cluster („Schwarm“) handelt es sich vereinfacht ausgedrückt um einen Verbund aus zum Beispiel Rechnern, Speichersystemen oder Datenbanken. In einem Cluster zusammengeschlossene Systeme werden als Nodes („Knoten“) bezeichnet. Die so verbundenen Computer informieren sich gegenseitig über ihren jeweiligen Zustand.

Auf diese Weise kann zum Beispiel eine Node für eine andere einspringen, sofern etwa ein Defekt, eine Überlastung oder zu wenig Speicherplatz vorliegt. Gängige Einsatzgebiete von Clustern sind dementsprechend Load Balancing, Hochverfügbarkeit, Storage-Umgebungen oder High Performance Computing (HPC).

Ausgedehnter vSAN-Cluster

Eine spezielle Form der Cluster findet sich beim Virtualisierungsspezialisten VMware in Form des Stretched Clusters („ausgeweiteter Cluster“). Das Konzept ist insbesondere für Umgebungen gedacht, in denen möglichst keinerlei Downtime entstehen darf. Stretched Cluster stellen eine besondere Form eines vSAN-Daten-Clusters dar und wurden mit der Virtualisierungsplattform VMware vSphere 6.1 eingeführt. Sie gehen auf eine schon früher verfügbare Funktion namens vSphere Metro Storage Cluster (vMSC) zurück, die Virtualisierungs-Hosts auf zwei verschiedene Standorte verteilt.

VMwares Stretched Cluster kombinieren zwei identisch ausgestattete Daten-Standorte („Sites“) in einer Aktiv-Aktiv-Konfiguration zu einem logischen System. Jede Site besteht aus einem eigenen Cluster mit zwei Nodes, um auch lokal durch RAID-Einsatz für optimale Verfügbarkeit zu sorgen. Ein sogenannter Witness-Host („Zeuge“) an einem dritten Standort fällt nötige Entscheidungen für den gesamten Stretched Cluster. Zudem speichert er Metadaten des vSAN-Objekts und der Komponenten.

Laut VMware kommen Stretched Cluster vor allem in Umgebungen zum Einsatz, die eine geringe Entfernung zwischen den beteiligen Rechenzentren aufweisen – etwa in Großstädten oder an Universitäten. Mögliche Anwendungsszenarien sind zum Beispiel die Durchführung geplanter Wartungsvorgänge oder die Vermeidung von Notfallszenarien. Voraussetzung für einen Stretched Cluster ist eine Multicast-fähige Layer-2- oder Layer-3-Netzwerkverbindung der Daten-Sites mit mindestens 10 Gigabit pro Sekunde und einer maximalen Paketumlaufzeit von 5 Millisekunden. Der Witness-Host muss mit mindestens 100 Megabit pro Sekunde und einer Paketumlaufzeit von höchstens 200 Millisekunden angebunden sein.

Hohe Ausfalltoleranz

Im Betrieb eines Stretched Clusters wird eine der beiden Sites als bevorzugt definiert. Fällt die Netzwerkverbindung zwischen den beiden aktiven Daten-Standorten aus, setzt VMware vSAN den Betrieb automatisch mit dem als bevorzugt festgelegten Standort fort. Wird die bevorzugte Site von der sekundären Site und dem Witness-Host getrennt, springt die sekundäre Daten-Site ein. Ein Stretched Cluster toleriert damit einen Verlust der Netzwerkverbindung zwischen beiden Daten-Sites oder zwischen einer Site und dem Zeugen-Host, ohne dass es dabei zu Einbußen bei der Datenverfügbarkeit kommt. Fällt einer der beiden Daten-Standorte komplett aus, springt die zweite Site vollautomatisch ein. Der Gesamtbetrieb des Stretched Clusters wird davon nicht beeinträchtigt.

Durch die Kombination mit der Hochverfügbarkeitslösung VMware vSphere HA werden Daten bei einem Komplettausfall einer Site einfach auf der noch aktiven Site gespeichert und später synchronisiert. Somit ist sichergestellt, dass beide Sites wieder über die aktuellsten Fassungen aller Daten verfügen. Zudem werden benötigte VMs automatisch auf der noch verfügbaren Site gestartet und bereitgestellt. Fehlerdomänen sorgen zusätzlich Standort-übergreifend für Redundanz und Ausfallsicherheit.

Vorteile und Anwendungsszenarien

Die sehr hohe Verfügbarkeit eines Stretched Clusters eröffnet eine Reihe von Anwendungsmöglichkeiten. Dazu zählt beispielsweise die planbare Durchführung von Wartungen: Unternehmen können problemlos eine komplette Daten-Site offline nehmen, ohne dadurch Einschränkungen oder gar Ausfallzeiten zu riskieren. Benötigte Anwendungen werden dabei transparent von einer Site zur anderen migriert.

Ein weiterer, fast schon klassischer Anwendungsfall ist der Einsatz als Schutz vor katastrophalen Ausfällen. Dies kann zum Beispiel im Zuge von Naturkatastrophen oder lokalen Defekten der Fall sein. Stretched Cluster ermöglichen in solchen Situationen einen nahtlosen Weiterbetrieb der genutzten Anwendungen. Sie unterscheiden sich damit von Disaster-Recovery-Verfahren, die oftmals Ausfallzeiten für die Wiederherstellung betroffener Systeme und Daten in Kauf nehmen. Kommt ein Stretched Cluster im Kontext von Disaster-Recovery-Plänen zum Einsatz, ermöglicht er sehr kurze RTOs („Recovery Time Objectives“).

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