Intelligens rendszerfelgyelet Frtzs s replikci Micskei Zoltn rszben

Intelligens rendszerfelügyelet Fürtözés és replikáció Micskei Zoltán (részben Medgyesi Zoltán munkája alapján) Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék 1

Bevezető § Cél: hibatűrés o számítógép hibák tolerálása § Mikor éri meg: o Egy géppel elérhető: ~99%-os rendelkezésre állás (évi max 3, 5 nap kiesés) o Ha ennél jobbat akarunk § Redundancia beépítése 2

Tartalom § Fürtök o Fürtök csoportosítása o Terheléselosztó fürtök o Feladatátvételi fürtök § Replikáció o Elsődleges – másodlagos séma o Multimaster 3

A számítógépfürt Fürt (cluster): különálló számítógépek együttese, amelyek egymással együttműködve és azonos szolgáltatásokat, alkalmazásokat futtatva egyetlen rendszerként, virtuális kiszolgálóként jelennek meg az ügyfelek számára. 4

Fürtök (egy lehetséges) csoportosítása Fürt Számítási célú Terheléselosztási 5 Nagy rendelkezésre állású

Fürtök (egy lehetséges) csoportosítása Fürt High Performance Computing (HPC) • Szétosztható, párhuzamosítható feladatok Számítási célú Grid Számítási fürt Nagy rendelkezésre állású • Elosztott, lazán csatolt Terheléselosztási • Nincs teljes központi adminisztráció • Nyílt szabványok • Szorosabban csatolt 6

Számítási fürt példa: IBM Roadrunner § 12, 960 IBM Power. XCell 8 i CPU § 6, 480 AMD Opteron dual-core CPU § Összesen: 130 464 mag 7

Fürtök (egy lehetséges) csoportosítása Fürt Számítási célú Terheléselosztási Hálózati szintű Alkalmazási szintű 8 Load balance cluster • Ügyfélkérések szétosztása a fürttagok között • Lokális erőforrások Nagy • Tipikusan állapotmentes rendelkezésre szolgáltatások állású • Kérések szétosztása a hálózati rétegben • Alkalmazás elől rejtve • Alkalmazás-specifikus megoldás • Hasonló pl. az adatbázisok partícionálásához

Fürtök (egy lehetséges) csoportosítása Fürt HA cluster • Szolgáltatás egyik fürttagon fut, többi tartalék • Feladatátvétel (failover) Terhelés. Számítási célú elosztási • Egy erőforrást egyszerre többen használhatnak • Alkalmazás szintű zárolás Nagy rendelkezésre állású Megosztott lemezes • Erőforrás birtoklása kizárólagos Megosztott elem nélküli 9

Tartalom § Fürtök o Fürtök csoportosítása o Terheléselosztó fürtök o Feladatátvételi fürtök § Replikáció o Elsődleges – másodlagos séma o Multimaster 10

A terheléselosztás dilemmája Egyenletes elosztás • csomópontok terhelésének figyelése • bonyolultabb elosztó algoritmusok Egyszerűség • kevesebb meghibásodási lehetőség • kisebb overhead 11

Hálózati terheléselosztó fürtök fajtái § Round-robin DNS § Teljesen elosztott § Központi elemre épülő 12

Round-robin DNS § DNS szerver más-más címet ad vissza kérésenként § Pl. : nslookup www. cnn. com § Előny: o egyszerű o független fürttagok § Hátrány: o statikus 13

Teljesen elosztott NLB fürt § Közös IP, MAC cím a fürtnek § Kéréseket mindenki megkapja § Egy csomópont válaszol § Pl. Microsoft NLB § Előny: o nincs SPOF szétosztó § Hátrány: o Korlátos méret 14

Központi elemre épülő § Központi elosztó (dispatcher) § Dedikált HW-es megoldások is § Kifinomult terhelésfigyelés és elosztás § Előny o Elosztóban egyéb szolgáltatások (cache, SSL offload…) § Hátrány o Elosztó SPOF lehet 15

Probléma: munkamenet megőrzése § Ügyfél munkamenete tipikusan a webszerver memóriájában tárolódik o De: ügyfél egymás utáni kéréseit különböző webszerver szolgálja ki § Terheléselosztó szintű megoldás: o Affinitás: adott ügyfél kéréseit mindig ugyanaz a szerver szolgálja ki § Alkalmazás szintű megoldás: o Munkamenet tárolása központi gépen / adatbázisban o Munkamenet tárolása a kliensen, elküldése minden kérésben 16

Példák: Hálózati terheléselosztók § RRDNS: o majd minden DNS kiszolgáló (bind, MS DNS…) § Elosztott megoldások: o Microsoft Network Load Balancing § Központi elosztót használó: o HW (Cisco, Big. IP, Foundry Server. Iron, Nortel…) o Linux Virtual Server 17

Linux Virtual Server § Elterjedt (Siemens, sourceforge. net, linux. com…) § Elosztó: aktív-passzív § Layer 4 és 7 elosztás 18

§ § § Microsoft NLB maximum 32 csomópont kieső kiszolgálók detektálása 10 sec alatt Speciális szűrő hálózati meghajtó Portszabályok, affinitás 19

Tartalom § Fürtök o Fürtök csoportosítása o Terheléselosztó fürtök o Feladatátvételi fürtök § Replikáció o Elsődleges – másodlagos séma o Multimaster 20

HA fürtök csoportosítása § (Klasszikus csoportosítás*) § Megosztott lemezes (shared disk) o Szolgáltatás több csomóponton fut(hat) o Közös erőforrást egyszerre írhatják-olvashatják o De: fizikai szinten sorosítás, zárolás használata o Pl. : Oracle RAC § Megosztott elem nélküli (shared nothing) o Szolgáltatás egyszerre egy csomóponton fut o Egy erőforrást egyszerre egy csomópont birtokol o De: fizikai szinten lehet közös elérésű erőforrás *M. Stonebraker, The Case for Shared Nothing, 1985, http: //db. cs. berkeley. edu/papers/hpts 85 -nothing. pdf 21

HA fürtök - alapfogalmak § Csomópont (node) § Szívverés (heartbeat) § Feladatátvétel (failover) § Feladat-visszavétel (failback) § Átkapcsolás (switchover) 22

HA fürtök - erőforrások § Minden erőforrás (lemez, IP cím, Apache…) § Erőforráscsoport: olyan erőforrások, amiket együtt kell mozgatni § Függőségi fa § Erőforrások leállításának és indításának sorrendje 23

Feladatátvételi topológiák (1) § Feladatátvételi pár (aktív-aktív) 24

Feladatátvételi topológiák (2) § Forró tartalék (N+1) § Több tartalék (N+M) 25

Feladatátvételi topológiák (3) § Feladatátvételi gyűrű 26

Feladatok, problémák a fürtökben § Tagsági kép fenntartása (group membership): ki működik a csomópontok közül § Csoportkommunikáció (group communication): üzenetek eljuttatása a többieknek hibák esetén is § Tudathasadás (split brain): fürt több, független részre szakad § Amnézia: kiesés után újrainduló csomópontot értesíteni a közben történt változásokról § Gördülő frissítés (rolling upgrade): csomópontok frissítése egyesével, többi működik közben 27

Megoldások § § § § Sun Solaris Cluster IBM High Availability Cluster Multiprocessing Oracle Clusterware Linux-HA SA Forum AIS Windows Server Failover Clustering VMware v. Sphere HA … 28

Windows Server Failover Clustering § Maximum 64 csomópont (Windows 8) § Fürtözhető szolgáltatások: fájl szerver, DHCP, SQL Server, Hyper-V, saját alkalmazás… § Quorum (többség): o szavazatok többségének meg kell lenni egy partícióban, hogy az működhessen o szavazhat: csomópont, tanú lemez, tanú fájlmegosztás o Többféle quorum modell (csomópontok számától függően) 29

31

Tartalom § Fürtök o Fürtök csoportosítása o Terheléselosztó fürtök o Feladatátvételi fürtök § Replikáció o Elsődleges – másodlagos séma o Multimaster 32

Replikáció § Adatok tárolása több helyen § Nem fürt: kívülről nem egy számítógépként látszik § Változások szinkronizálása o Periodikus / eseményvezérelt átvitel § Szinkronizáció: o Pull / Push § Melyik adatpéldányt lehet írni: o Primary – secondary (master – slave): egy írható, többi ennek a másolata, azok csak olvashatóak o Multimaster: mindegyik példány írható, konzisztencia fenntartása bonyolultabb 33

Tartalom § Fürtök o Fürtök csoportosítása o Terheléselosztó fürtök o Feladatátvételi fürtök § Replikáció o Elsődleges – másodlagos séma o Multimaster 34

DEMO Primary – secondary séma: DNS § § BIND 9 Zóna fájl csak az elsődleges szerveren írható Zóna fájl verziózva Másodlagos szerverek: zone transfer o induláskor, vagy ha az elsődleges értesíti (notify) o lehet csak a változásokat (incremental zone transfer) 35

Primary – secondary séma: adatbázisok § Szinkron: elsődleges másodlagos írás § „Zero data loss”, atomi írás § Teljesítményveszteség az ára 36

Primary – secondary séma: adatbázisok § Aszinkron: elsődleges másodlagos írás § Helyi írás befejezése után egyből visszatér § Mi legyen, ha a másodlagos írása közben hiba lesz? 37

Tartalom § Fürtök o Fürtök csoportosítása o Terheléselosztó fürtök o Feladatátvételi fürtök § Replikáció o Elsődleges – másodlagos séma o Multimaster 38

Multimaster replikáció: Active Directory § Multimaster replikáció o bármelyik DC-n módosíthatunk § Flexible Single Operations Master (FSMO) o 5 szerep, amiből egyszerre csak egy lehet o RID master, Schema master… § Optimalizációk o csak a változott attribútum megy át o store and forward elv: változások továbbterjesztése 39

Replikációs topológia § Telephely: gyors kapcsolattal összekötött DC-k o Intra-site: gyakori replikáció, RPC o Inter-site: ritkábban, IP/SMTP § Knowledge Consistency Checker o Topológia automatikus létrehozása és frissítése 40

DEMO Active Directory replikáció § Változás nyomon követése § AD Sites and Services o Replikáció kikényszerítése o Telephelyek beállítása § Ütközés feloldása § Eseménynapló 41

Technikák alkalmazása 42

További információ § Medgyesi Zoltán: Nagy rendelkezésre állású kiszolgálófürtök vizsgálata, Diplomamunka, BME, 2007. § Szolgáltatásbiztonságra tervezés labor, MSc segédanyagok (terheléselosztás, feladatátvétel) 43

Összefoglalás § Fürtök, replikációs módszerek § Többféle technika a számítógép és hálózati utak kiesésének kivédésére o Különböző előnyök és hátrányok o Különböző bonyolultság és költség § DE: fürt se véd minden ellen o katasztrófa, adminisztrátor hibája, rongálás… o Kombinálni kell más módszerekkel 44