High Availability in Hyper-V: Wie funktioniert das?

Hochverfügbarkeit (High Availability, HA) in Hyper-V bezieht sich auf die Fähigkeit, einen konsistenten und zuverlässigen Zugriff auf virtuelle Computer (VMs) auch bei Hardwarefehlern, Netzwerkproblemen oder anderen Unterbrechungen aufrechtzuerhalten. Hyper-V von Microsoft bietet mehrere Features und Technologien zur Implementierung von Hochverfügbarkeit, um sicherzustellen, dass kritische Workloads zugänglich und betriebsbereit bleiben. Zu den primären Technologien zum Erreichen von Hochverfügbarkeit in Hyper-V gehören Failoverclustering, Hyper-V-Replikat und Livemigration für freigegebene Nichts.

Clusterbildung

Hochverfügbarkeit in Hyper-V wird häufig mithilfe von Failoverclustering implementiert. Ein Failovercluster ist eine Gruppe unabhängiger Server, die zusammenarbeiten, um die Verfügbarkeit von Anwendungen und Diensten zu erhöhen. Alle Hyper-V-Hosts (Knoten) im Cluster sind mit freigegebenem Speicher verbunden, in der Regel über SAN (Storage Area Network) oder Dateiserver mit horizontaler Skalierung (SOFS). Knoten im Cluster kommunizieren miteinander über ein dediziertes Netzwerk, das als Clustertakt bezeichnet wird. Dieses Netzwerk ist vom regulären Datennetzwerk getrennt und für die Erkennung von Knotenausfällen von entscheidender Bedeutung.

Eine weitere Strategie, die in Hyper-V verwendet wird, ist das Quorum. Ein Quorum ist der Mechanismus, mit dem der Cluster bestimmt, welche Knoten aktiv sind und weiterhin betrieben werden sollen. Quorumkonfigurationen tragen dazu bei, „Split-Brain“-Szenarien zu verhindern, in denen mehrere Knoten glauben, dass sie der primäre Knoten sind.

Der Clusterspeicher basiert auf CSVs (Cluster Shared Volumes). Freigegebene Clustervolumes ermöglichen es mehreren Knoten im Cluster, gleichzeitig im selben Speicher zu lesen und zu schreiben. Dies ist entscheidend für die Aufrechterhaltung des gemeinsamen Zugriffs auf VM-Dateien auf allen Knoten.

Cluster ermöglichen es VMs dann, von Knoten zu Knoten zu wechseln, was als Livemigration bezeichnet wird. Failover-Clustering ermöglicht die Livemigration, sodass VMs mit minimaler Ausfallzeit zwischen Knoten verschoben werden können. Diese Technologie eignet sich besonders für geplante Wartungsarbeiten oder den Lastausgleich.

Im Falle eines Hardware- oder Softwarefehlers auf einem Knoten kann für die VMs, die auf diesem Knoten ausgeführt werden, automatisch ein „Failover“ auf einen anderen fehlerfreien Knoten im Cluster durchgeführt werden. Kurz gesagt, so erreicht Hyper-V eine hohe Verfügbarkeit bei minimalem Ausfallrisiko.

Hyper-V Replica

Das Hyper-V-Replikat hingegen verwendet die asynchrone Replikation. Hyper-V Replica bietet eine Art Notfallwiederherstellungslösung, indem VMs asynchron von einem Hyper-V-Host (primärer Standort) zu einem anderen (Replikatstandort) repliziert werden.
Der Hyper-V-Replikatbroker ist ein Modul, das die Koordination von Replikations- und Failoverprozessen erleichtert. Es hilft bei der Verwaltung des Replikationsdatenverkehrs und bietet einen zentralen Einstiegspunkt für die Initiierung eines Failovers.
Das Hyper-V-Replikat erstellt in regelmäßigen Abständen Wiederherstellungspunkte, sodass Administratoren VMs im Falle einer Datenbeschädigung oder anderer Probleme auf einen früheren Zustand zurücksetzen können. Das Hyper-V-Replikat ermöglicht dann geplante und ungeplante Failover. Bei einem geplanten Failover handelt es sich um einen Wartungsvorgang, während ungeplante Failover auftreten, wenn ein Knoten einen technischen Ausfall aufweist.

Shared-Nothing-Architektur und Live-Migration

Shared Nothing Live Migration ist eine Technologie, mit der Administratoren VMs zwischen Hyper-V-Hosts ohne freigegebenen Speicher verschieben können. Jeder Host unterhält seinen eigenen Speicher. Bei der Livemigration ohne Ausfallzeiten hingegen können VMs mit minimalen Ausfallzeiten zwischen Hosts verschoben werden, was Flexibilität für den Lastausgleich, die Hardwarewartung oder die Behebung von Ressourcenbeschränkungen bietet.
Shared Nothing Live Migration macht Shared Storage überflüssig und macht es zu einer einfacheren Option für Umgebungen ohne SAN oder Shared Storage-Infrastruktur. Durch den Verzicht auf freigegebenen Speicher reduziert diese Technologie auch die Investitionen, die KMU für die Bereitstellung von Hyper-V-Clustern benötigen.

Zusammenfassung

Hochverfügbarkeit in Hyper-V wird durch eine Kombination aus Failoverclustering, Hyper-V Replica und Shared Nothing Live Migration erreicht. Diese Technologien bieten eine Reihe von Optionen für die Aufrechterhaltung des kontinuierlichen Zugriffs auf virtualisierte Workloads, sei es durch automatisches Failover innerhalb eines Clusters, asynchrone Replikation für Disaster Recovery oder nahtlose Migration zwischen Hosts. Die Implementierung von Hochverfügbarkeit in Hyper-V ist eine wichtige Komponente, um die Geschäftskontinuität sicherzustellen und Unterbrechungen in virtualisierten Umgebungen zu minimieren.

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