Основная задача статьи наглядно показать, как развернуть отказоустойчивый кластер MS SQL Server 2012 . Материал написан и будет интересен для новичков. Бывалые гуру и все, кто уже знаком с этим вопросом, вряд ли найдут что-то новое и полезное для себя лично.
Задача, которая стоит перед нами - обеспечить бесперебойную работу и высокую доступность базы данных в клиент-серверном варианте развертывания.
Этап 1 - Подготовка
Основные требования к аппаратному и программному обеспечению:
- Наличие минимум 2-х узлов(физических/виртуальных), СХД
- MS Windows Server, MS SQL ServerСХД
- СХД
- Доступный iSCSI диск для баз данных
- Доступный iSCSI диск для MSDTC
- Quorum диск
Тестовый стенд:
- Windows Server 2012R2 с ролями AD DS, DNS, DHCP(WS2012R2AD)
- Хранилище iSCSI*
- 2xWindows Server 2012R2(для кластера WS2012R2C1 и WS2012R2C2)
- Windows Server 2012R2 с поднятой службой сервера 1С (WS2012R2AC)
*как вариант можно использовать Роль хранилища на Windows Server 2012R2 , софтверное решение от StarWind или реальное сетевое устройство iSCSI
Технически можно обойтись 3 серверами совместив все необходимые роли на домен контроллере, но в полевых условиях так поступать не рекомендуется.
Вначале вводим в домен сервера WS2012R2C1 и WS2012R2C2 на каждом из них устанавливаем роль "Отказоустойчивая кластеризация"
После установки роли запускаем оснастку "Диспетчер отказоустойчивости кластеров" и переходим в Мастер создания кластеров где конфигурируем наш отказоустойчивый кластер: создаем Quorum (общий ресурс) и MSDTC(iSCSI).
Этап 2 - Установка MS SQL Server
Для установки нам понадобится установочный дистрибутив MS SQL Server. Запустим мастер установки и выберем вариант установки нового экземпляра кластера:
Внимательно читаем и принимаем лицензионное соглашение:
Получаем доступные обновления:
Проходим проверку конфигурации (Warning MSCS пропускаем):
Выбираем вариант целевого назначения установки:
Выбираем компоненты которые нам необходимы (для поставленной задачи достаточно основных):
Еще одна проверка установочной конфигурации:
Проверка доступного пространства:
Выбираем диск для расположения баз данных кластера:
Конфигурация сетевого интерфейса кластера (рекомендуется указать адрес вручную):
Указываем данные администратора (можно завести отдельного пользователя для MSSQL):
Один из важных этапов - эта выбор порядка сортировки (Collation) после инсталляции изменить крайне проблематично:
Параметры аутентификации на сервере (в нашем случае выбран смешанный вариант, хотя безопаснее использовать только доменную аутентификацию):
Выбор директорий хранения общих файлов кластера (в версиях MS SQL Server 2012 и старше TempDB можно хранить на каждой ноде и не выносить в общее хранилище):
Еще пару проверок:
Наконец приступаем к установке (процесс может занять длительное время):
Настройка и установка базовой ноды закончена, о чем нам сообщает "зеленый" рапорт
Этап 3 - добавление второй ноды в кластер MSSQL
Дальше необходимо добавить в кластер вторую ноду, т.к. без нее об отказоустойчивости говорить не приходится.
Настройка и установка в разы проще. На втором сервере (ВМ) запускаем мастер установки MS SQL Server:
- Проходим стартовый тест
- Вводим лицензионный ключ:
- Читаем и принимаем лицензионное соглашение:
- Получаем обновления:
- Проходим тесты по выполнению требований для установки ноды (MSCS warning - пропускаем):
Выбираем в какой кластер добавлять ноду:
Просматриваем и принимаем сетевые настройки экземпляра кластера:
Указываем пользователя и пароль (тоже что и на первом этапе):
Опять тесты и процесс установки:
По завершению мы должны получить следующую картину:
Поздравляю установка закончена.
Этап 4 - проверка работоспособности
Удостоверимся, что все работает как надо. Для этого перейдем в оснастку "Диспетчер отказоустойчивого кластера":
На данный момент у нас используется вторая нода(WS2012R2C2) в случае сбоя произойдет переключение на первую ноду(WS2012R2C1).
Попробуем подключиться непосредственно к кластеру сервера MSSQL, для этого нам понадобится любой компьютер в доменной сети с установленной Management Studio MSSQL. При запуске указываем имя нашего кластера и пользователя (либо оставляем доменную авторизацию).
Как известно, кластеры позволяют решать проблемы, связанные с производительностью, балансировкой нагрузки и отказоустойчивостью. Для построения кластеров используются различные решения и технологии, как на программном, так и на аппаратном уровне. В этой статье будут рассмотрены программные решения, предлагаемые компаниями Microsoft и Oracle.
Виды кластеров
Кластер - это группа независимых компьютеров (так называемых узлов или нодов), к которой можно получить доступ как к единой системе. Кластеры могут быть предназначены для решения одной или нескольких задач. Традиционно выделяют три типа кластеров:
- Кластеры высокой готовности или отказоустойчивые кластеры (high-availability clusters или failover clusters) используют избыточные узлы для обеспечения работы в случае отказа одного из узлов.
- Кластеры балансировки нагрузки (load-balancing clusters) служат для распределения запросов от клиентов по нескольким серверам, образующим кластер.
- Вычислительные кластеры (compute clusters), как следует из названия, используются в вычислительных целях, когда задачу можно разделить на несколько подзадач, каждая из которых может выполняться на отдельном узле. Отдельно выделяют высокопроизводительные кластеры (HPC - high performance computing clusters), которые составляют около 82% систем в рейтинге суперкомпьютеров Top500.
Системы распределенных вычислений (gird) иногда относят к отдельному типу кластеров, который может состоять из территориально разнесенных серверов с отличающимися операционными системами и аппаратной конфигурацией. В случае грид-вычислений взаимодействия между узлами происходят значительно реже, чем в вычислительных кластерах. В грид-системах могут быть объединены HPC-кластеры, обычные рабочие станции и другие устройства.
Такую систему можно рассматривать как обобщение понятия «кластер». ластеры могут быть сконфигурированы в режиме работы active/active, в этом случае все узлы обрабатывают запросы пользователей и ни один из них не простаивает в режиме ожидания, как это происходит в варианте active/passive.
Oracle RAC и Network Load Balancing являются примерами active/ active кластера. Failover Cluster в Windows Server служит примером active/passive кластера. Для организации active/active кластера требуются более изощренные механизмы, которые позволяют нескольким узлам обращаться к одному ресурсу и синхронизовать изменения между всеми узлами. Для организации кластера требуется, чтобы узлы были объединены в сеть, для чего наиболее часто используется либо традиционный Ethernet, либо InfiniBand.
Программные решения могут быть довольно чувствительны к задержкам - так, например, для Oracle RAC задержки не должны превышать 15 мс. В качестве технологий хранения могут выступать Fibre Channel, iSCSI или NFS файловые сервера. Однако оставим аппаратные технологии за рамками статьи и перейдем к рассмотрению решений на уровне операционной системы (на примере Windows Server 2008 R2) и технологиям, которые позволяют организовать кластер для конкретной базы данных (OracleDatabase 11g), но на любой поддерживаемой ОС.
Windows Clustering
У Microsoft существуют решения для реализации каждого из трех типов кластеров. В состав Windows Server 2008 R2 входят две технологии: Network Load Balancing (NLB) Cluster и Failover Cluster. Существует отдельная редакция Windows Server 2008 HPC Edition для организации высокопроизводительных вычислительных сред. Эта редакция лицензируется только для запуска HPC-приложений, то есть на таком сервере нельзя запускать базы данных, web- или почтовые сервера.
NLB-кластер используется для фильтрации и распределения TCP/IPтрафика между узлами. Такой тип кластера предназначен для работы с сетевыми приложениями - например, IIS, VPN или межсетевым экраном.
Могут возникать сложности с приложениями, которые полага ются на сессионные данные, при перенаправлении клиента на другой узел, на котором этих данных нет. В NLB-кластер можно включать до тридцати двух узлов на x64-редакциях, и до шестнадцати - на x86.
Failoverclustering - это кластеризации с переходом по отказу, хотя довольно часто термин переводят как «отказоустойчивые кластеры».
Узлы кластера объединены программно и физически с помощью LAN- или WAN-сети, для multi-site кластера в Windows Server 2008 убрано требование к общей задержке 500 мс, и добавлена возможность гибко настраивать heartbeat. В случае сбоя или планового отключения сервера кластеризованные ресурсы переносятся на другой узел. В Enterprise edition в кластер можно объединять до шестнадцати узлов, при этом пятнадцать из них будут простаивать до тех пор, пока не произойдет сбой. Приложения без поддержки кластеров (cluster-unaware) не взаимодействуют со службами кластера и могут быть переключены на другой узел только в случае аппаратного сбоя.
Приложения с поддержкой кластеров (cluster-aware), разработанные с использованием ClusterAPI, могут быть защищены от программных и аппаратных сбоев.
Развертывание failover-кластера
Процедуру установки кластера можно разделить на четыре этапа. На первом этапе необходимо сконфигурировать аппаратную часть, которая должна соответствовать The Microsoft Support Policy for Windows Server 2008 Failover Clusters. Все узлы кластера должны состоять из одинаковых или сходных компонентов. Все узлы кластера должны иметь доступ к хранилищу, созданному с использованием FibreChannel, iSCSI или Serial Attached SCSI. От хранилищ, работающих с Windows Server 2008, требуется поддержка persistent reservations.
На втором этапе на каждый узел требуется добавить компонент Failover Clustering - например, через Server Manager. Эту задачу можно выполнять с использованием учетной записи, обладающей административными правами на каждом узле. Серверы должны принадлежать к одному домену. Желательно, чтобы все узлы кластера были с одинаковой ролью, причем лучше использовать роль member server, так как роль domain controller чревата возможными проблемами с DNS и Exchange.
Третий не обязательный, но желательный этап заключается в проверке конфигурации. Проверка запускается через оснастку Failover Cluster Management. Если для проверки конфигурации указан только один узел, то часть проверок будет пропущена.
На четвертом этапе создается кластер. Для этого из Failover Cluster Management запускается мастер Create Cluster, в котором указываются серверы, включаемые в кластер, имя кластера и дополнительные настройки IP-адреса. Если серверы подключены к сетям, которые не будут использоваться для общения в рамках кластера (например, подключение только для обмена данными с хранилищем), то в свойствах этой сети в Failover Cluster Management необходимо установить параметр «Do not allow the cluster to use this network».
После этого можно приступить к настройке приложения, которое требуется сконфигурировать для обеспечения его высокой доступности.
Для этого необходимо запустить High Availability Wizard, который можно найти в Services and Applications оснастки Failover Cluster Management.
Cluster Shared Volumes
В случае failover-кластера доступ к LUN, хранящему данные, может осуществлять только активный узел, который владеет этим ресурсом. При переключении на другой узел происходит размонтирование LUN и монтирование его для другого узла. В большинстве случаев эта задержка не является критичной, но при виртуализации может требоваться вообще нулевая задержка на переключение виртуальных машин с одного узла на другой.
Еще одна проблема, возникающая из-за того, что LUN является минимальной единицей обхода отказа, заключается в том, что при сбое одного приложения, находящегося на LUN, приходится переключать все приложения, которые хранятся на этом LUN, на другой сервер. Во всех приложениях (включая Hyper-V до второго релиза Server 2008) это удавалось обходить за счет многочисленных LUN, на каждом из которых хранились данные только одного приложения. В Server 2008 R2 появилось решение для этих проблем, но предназначенное для работы только с Hyper-V и CSV (Cluster Shared Volumes).
CSV позволяет размещать на общем хранилище виртуальные машины, запускаемые на разных узлах кластера - тем самым разбивается зависимость между ресурсами приложения (в данном случае виртуальными машинами) и дисковыми ресурсами. В качестве файловой системы CSV использует обычную NTFS. Для включения CSV необходимо в Failover Cluster Manage выполнить команду Enable Cluster Shared Volumes. Отключить поддержку CSV можно только через консоль:
Get-Cluster | %{$_.EnableSharedVolumes = "Disabled"}
Для использования этой команды должен быть загружен Failover Clusters, модуль PowerShell. Использование CSV совместно с live migration позволяет перемещать виртуальные машины между физическими серверами в считанные миллисекунды, без обрыва сетевых соединений и совершенно прозрачно для пользователей. Стоит отметить, что копировать любые данные (например, готовые виртуальные машины) на общие диски, использующие CSV, следует через узел-координатор.
Несмотря на то, что общий диск доступен со всех узлов кластера, перед записью данных на диск узлы запрашивают разрешение у узлакоординатора. При этом, если запись требует изменений на уровне файловой системы (например, смена атрибутов файла или увеличение его размера), то записью занимается сам узел-координатор.
Oracle RAC
Oracle Real Application Clusters (RAC) - это дополнительная опция Oracle Database, которая впервые появилась в Oracle Database 9i под названием OPS (Oracle Parallel Server). Опция предоставляет возможность нескольким экземплярам совместно обращаться к одной базе данных. Базой данных в Oracle Database называет ся совокупность файлов данных, журнальных файлов, файлов параметров и некоторых других типов файлов. Для того, чтобы пользовательские процессы могли получить доступ к этим данным, должен быть запущен экземпляр. Экземпляр (instance) в свою очередь состоит из структур памяти (SGA) и фоновых процессов. В отсутствии RAC получить доступ к базе данных может строго один экземпляр.
Опция RAC не поставляется с Enterprise Edition и приобретается отдельно. Стоит отметить, что при этом RAC идет в составе Standard Edition, но данная редакция обладает большим количеством ограничений по сравнению с Enterprise Edition, что ставит под сомнение целесообразность ее использования.
Oracle Grid Infrastructure
Для работы Oracle RAC требуется Oracle Clusterware (или стороннее ПО) для объединения серверов в кластер. Для более гибкого управления ресурсами узлы такого кластера могут быть организованы в пулы (с версии 11g R2 поддерживается два варианта управления - на основании политик для пулов или, в случае их отсутствия, администратором).
Во втором релизе 11g Oracle Clusterware был объединен с ASM под общим названием Oracle Grid Infrastructure, хотя оба компонента и продолжают устанавливаться по различным путям.
Automatic Storage Management (ASM) - менеджер томов и файловая система, которые могут работать как в кластере, так и с singleinstance базой данных. ASM разбивает файлы на ASM Allocation Unit.
Размер Allocation Unit определяется параметром AU_SIZE, который задается на уровне дисковой группы и составляет 1, 2, 4, 8, 16, 32 или 64 MB. Далее Allocation Units распределяются по ASM-дискам для балансировки нагрузки или зеркалирования. Избыточность может быть реализована, как средствами ASM, так и аппаратно.
ASM-диски могут быть объединены в Failure Group (то есть группу дисков, которые могут выйти из строя одновременно - например, диски, подсоединенные к одному контролеру), при этом зеркалирование осуществляется на диски, принадлежащие разным Failure Group. При добавлении или удалении дисков ASM автоматически осуществляет разбалансировку, скорость которой задается администратором.
На ASM могут помещаться только файлы, относящиеся к базе данных Oracle, такие как управляющие и журнальные файлы, файлы данных или резервные копии RMAN. Экземпляр базы данных не может взаимодействовать напрямую с файлами, которые размещены на ASM. Для обеспечения доступа к данным дисковая группа должна быть предварительно смонтирована локальным ASM-экземпляром.
Развертывание Oracle RAC
Рассмотрим этапы установки различных компонентов, необходимых для функционирования Oracle RAC в режиме active/active кластера с двумя узлами. В качестве дистрибутива будем рассматривать последнюю на момент написания статьи версию Oracle Database 11g Release 2. В качестве операционной системы возьмем Oracle Enterprise Linux 5. Oracle Enterprise Linux - операционная система, базирующаяся на RedHat Enterprise Linux. Ее основные отличия - цена лицензии, техническая поддержка от Oracle и дополнительные пакеты, которые могут использоваться приложениями Oracle.
Подготовка ОС к установке Oracle стандартна и заключается в создании пользователей и групп, задании переменных окружения и параметров ядра. Параметры для конкретной версии ОС и БД можно найти в Installation Guide, который поставляется вместе с дистрибутивом.
На узлах должен быть настроен доступ к внешним общим дискам, на которых будут храниться файлы базы данных и файлы Oracle Clusterware. К последним относятся votingdisk (файл, определяющий участников кластера) и Oracle Cluster Registry (содержит конфигурационную информацию - например, какие экземпляры и сервисы запущены на конкретном узле). Рекомендуется создавать нечетное количество votingdisk. Для создания и настройки ASMдисков желательно использовать ASMLib, которую надо установить на всех узлах:
# rpm -Uvh oracleasm-support-2.1.3-1.el4.x86_64.rpm
rpm -Uvh oracleasmlib-2.0.4-1.el4.x86_64.rpm
rpm -Uvh oracleasm-2.6.9-55.0.12.ELsmp-2.0.3-1.x86_64.rpm
Кроме интерфейса для взаимодействия с хранилищем на узлах желательно настроить три сети - Interconnect, External и Backup.
Необходимо настроить IP-адресацию (вручную или с использованием Oracl e GNS) и DNS для разрешения всех имен (или только GNS).
Вначале осуществляется установка Grid Infrastructure. Для этого загружаем и распаковываем дистрибутив, затем запускаем установщик. В процессе установки необходимо указать имя кластера; указать узлы, которые будут входить в кластер; указать назначение сетевых интерфейсов; настроить хранилище.
В конце нужно выполнить с правами root скрипты orainstRoot.sh и root.sh. Первым на всех узлах выполняется скрипт orainstRoot.sh, причем запуск на следующем узле осуществляется только после завершения работы скрипта на предыдущем. После выполнения orainstRoot.sh последовательно на каждом узле выполняется root.sh. Проверить успешность установки можно с помощью команды:
/u01/grid/bin/crsctl check cluster –all
Выполнив проверку, можно приступать к установке базы данных. Для этого запускаем Oracle Universal installer, который используется и для обычной установки базы.
Кроме active/active-кластера в версии 11g R2 существуют две возможности для создания active/passive-кластера. Одна из них - Oracle RACOneNode. Другой вариант не требует лицензии для RAC и реализуется средствами Oracle Clusterware. В этом случае вначале создается общее хранилище; затем устанавливается Grid Infrastructure, с использованием ASM_CRS и SCAN; а после этого на узлы устанавливается база данных в варианте Standalone. Далее создаются ресурсы и скрипты, которые позволяют запускать экземпляр на другом узле в случае недоступности первого.
Заключение
Oracle RAC совместно с Oracle Grid Infrastructure позволяют реализовать разнообразные сценарии построения кластеров. Гибкость настройки и широта возможностей компенсируются ценой такого решения.
Решения же Microsoft ограничены не только возможностями самой кластеризации, но и продуктами, которые могут работать в такой среде. Хотя стоит отметить, что набор таких продуктов все равно шире, чем одна база данных.
Ссылки по теме
- High Availability решения от Microsoft: microsoft.com/windowsserver2008/en/us/high-availability.aspx ;
- Подборка ссылок на документацию и ресурсы по Failover Clustering и NLB: blogs.msdn.com/b/clustering/archive/2009/08/21/9878286.aspx (блог - Clusteringand HighAvailability содержит много полезной информации);
- Документация и дистрибутивы Oracle RAC: oracle.com/technetwork/database/clustering/overview/index.html ;
- Документация и дистрибутивы Oracle Clusterware и Oracle Grid Infrastructure: oracle.com/technetwork/database/clusterware/overview/index.html ;
- Настройка Oracle Clusterware для защиты Single Instance Oracle Database 11g:
Постановка задачи: Развернуть отказоустойчивый кластер для размещения на нем виртуальных машин, с возможностью выделения виртуальных машин в отдельные виртуальные подсети (VLAN), обеспечить высокую надежность, возможность попеременного обслуживания серверов, обеспечить доступность сервисов. Обеспечить спокойный сон отделу ИТ.
Для выполнения выше поставленной задачи нам удалось выбить себе следующее оборудование:
- Сервер HP ProLiant DL 560 Gen8 4x Xeon 8 core 64 GB RAM 2 шт.
- SAS Хранилище HP P2000 на 24 2,5» дисков 1 шт.
- Диски для хранилища 300 Gb 24 шт. //С объемом не густо, но к сожалению бюджеты такие бюджеты…
- Контроллер для подключения SAS производства HP 2 шт.
- Сетевой адаптер на 4 1Gb порта 2 шт. //Можно было взять модуль под 4 SFP, но у нас нет оборудования с поддержкой 10 Gb, гигабитного соединения вполне достаточно.
Организация подключений:
У нас на самом деле подключено в 2 разных коммутатора. Можно подключить в 4 разных. Я считаю, что достаточно 2х.
На портах коммутаторов, куда подключены сервера необходимо сменить режим интерфейса с access на trunk, для возможности разнесения по виртуальным подсетям.
Пока качаются обновления на свежеустановленную Windows Server 2012, настроим дисковое хранилище. Мы планируем развернуть сервер баз данных, посему решили 600 Гб использовать под базы данных, остальное под остальные виртуальные машины, такая вот тавтология.
Создаем виртуальные диски:
- Диск raid10 на основе Raid 1+0 из 4 дисков +1 spare
- Диск raid5 на основе Raid 5 из 16 дисков +1 spare
- 2 диска - ЗИП
Теперь необходимо создать разделы.
- raid5_quorum - Так называемый диск-свидетель (witness). Необходим для организации кластера из 2 нод.
- raid5_store - Здесь мы будем хранить виртуальные машины и их жесткие диски
- raid10_db - Здесь будет хранится жесткий диск виртуальной машины MS SQL сервера
Обязательно необходимо включить feature Microsoft Multipath IO, иначе при сервера к обоим контроллерам хранилища в системе будет 6 дисков, вместо 3х, и кластер не соберется, выдавая ошибку, мол у вас присутствуют диски с одинаковыми серийными номерами, и этот визард будет прав, хочу я вам сказать.
Подключать сервера к хранилищу советую по очереди:
- Подключили 1 сервер к 1 контроллеру хранилища
- В хранилище появится 1 подключенный хост - дайте ему имя. Советую называть так: имясервера_номер контроллера (A или B)
- И так, пока не подключите оба сервера к обоим контроллерам.
На коммутаторах, к которым подключены сервера необходимо создать 3 виртуальных подсети (VLAN):
- ClusterNetwork - здесь ходит служебная информаци кластера (хэртбит, регулирование записи на хранилище)
- LiveMigration - тут думаю все ясно
- Management - сеть для управления
На этом подготовка инфраструктуры закончена. Переходим к настройке серверов и поднятию кластера.
Заводим сервера в домен. Устанавливаем роль Hyper-V, Failover Cluster.
В настройках Multipath IO включаем поддержку SAS устройств.
Обязательно перезагружаем.
Следующие настройки необходимо выполнить на обоих серверах.
Переименуйте все 4 сетевых интерфейса в соответствии их физическим портам (у нас это 1,2,3,4).
Настраиваем NIC Teaming - Добавляем все 4 адаптера в команду, Режим (Teaming-Mode) - Switch Independent, Балансировка нагрузки (Load Balancing) - Hyper-V Port. Даем имя команде, я так и назвал Team.
Теперь необходимо поднять виртуальный коммутатор.
Открываем powershell и пишем:
New-VMSwitch "VSwitch" -MinimumBandwidthMode Weight -NetAdapterName "Team" -AllowManagementOS 0
Создаем 3 виртуальных сетевых адаптера.
В том же powershell:
Add-VMNetworkAdapter –ManagementOS –Name "Management" Add-VMNetworkAdapter –ManagementOS –Name "ClusterNetwork"Add-VMNetworkAdapter –ManagementOS –Name "Live Migration"
Эти виртуальные коммутаторы появятся в центре управления сетями и общим доступом, именно по ним и будет ходить траффик наших серверов.
Настройте адресацию в соответствии с вашими планами.
Переводим наши адапетры в соответствующие VLAN’ы.
В любимом powershell:
Set-VMNetworkAdapterVlan -ManagementOS -Access -VlanId 2 -VMNetworkAdapterName "Management" -Confirm Set-VMNetworkAdapterVlan -ManagementOS -Access -VlanId 3 -VMNetworkAdapterName "ClusterNetwork" -Confirm Set-VMNetworkAdapterVlan -ManagementOS -Access -VlanId 4 -VMNetworkAdapterName "Live Migration" -Confirm
Теперь нужно настроить QoS.
При настройке QoS by weight (по весу), что является best practice, по заявлению Microsoft, советую расставить вес так, чтобы в общей сумме получилось 100, тогда можно считать, что значение указанное в настройке есть гарантированный процент полосы пропускания. В любом случае считается процент по формуле:
Процент полосы пропускания = установленный вес * 100 / сумма всех установленных значений веса
Set-VMSwitch “VSwitch” -DefaultFlowMinimumBandwidthWeight 15
Для служебной информации кластера.
Set-VMNetworkAdapter -ManagementOS -Name “Cluster” -MinimumBandwidthWeight 30
Для управления.
Set-VMNetworkAdapter -ManagementOS -Name "Management" -MinimumBandwidthWeight 5
Для Live Migration.
Set-VMNetworkAdapter -ManagementOS -Name “Live Migration” -MinimumBandwidthWeight 50
Чтобы трафик ходил по сетям верно, необходимо верно расставить метрики.
Трафик служебной информации кластера будет ходит по сети с наименьшей метрикой.По следующей по величине метрики сети будет ходить Live Migration.
Давайте так и сделаем.
В нашем ненаглядном:
$n = Get-ClusterNetwork “ClusterNetwork” $n.Metric = 1000 $n = Get-ClusterNetwork “LiveMigration” $n.Metric = 1050$n = Get-ClusterNetwork “Management” $n.Metric = 1100
Монтируем наш диск-свидетель на ноде, с которой будем собирать кластер, форматируем в ntfs.
В оснастке Failover Clustering в разделе Networks переименуйте сети в соответствии с нашими адаптерами.
Все готово к сбору кластера.
В оснастке Failover Clustering жмем validate. Проходим проверку. После чего создаем кластер (create cluster) и выбираем конфигурацию кворума (quorum configuration) Node and Disk majority, что также считается лучшим выбором для кластеров с четным количеством нод, а учитывая, что у нас их всего две - это единственный выбор.
В разделе Storage оснастки Failover Clustering, добавьте ваши диски. А затем по очереди добавляйте их как Cluster Shared Volume (правый клик по диску). После добавления в папке C:\ClusterStorage появится символическая ссылка на диск, переименуйте ее в соответствии с названием диска, добавленного как Cluster Shared Volume.
Теперь можно создавать виртуальные машины и сохранять их на эти разделы. Надеюсь статья была Вам полезна.
Прошу сообщать об ошибках в ПМ.
Советую к прочтению: Microsoft Windows Server 2012 Полное руководство. Рэнд Моримото, Майкл Ноэл, Гай Ярдени, Омар Драуби, Эндрю Аббейт, Крис Амарис.
P.S.: Отдельное спасибо господину Салахову, Загорскому и Разборнову, которые постыдно были забыты мною при написании данного поста. Каюсь >_< XD
В данной статье будет показано, как построить отказоустойчивый кластер Server 2012 с двумя узлами. Сначала я перечислю обязательные условия и представлю обзор настроек аппаратной среды, сети и хранилища данных. Затем будет подробно описано, как дополнить Server 2012 функциями отказоустойчивой кластеризации и использовать диспетчер отказоустойчивого кластера для настройки кластера с двумя узлами
В Windows Server 2012 появилось так много новшеств, что за всеми уследить трудно. Часть наиболее важных строительных блоков новой ИТ-инфраструктуры связана с улучшениями в отказоустойчивой кластеризации. Отказоустойчивая кластеризация зародилась как технология для защиты важнейших приложений, необходимых для производственной деятельности, таких как Microsoft SQL Server и Microsoft Exchange. Но впоследствии отказоустойчивая кластеризация превратилась в платформу высокой доступности для ряда служб и приложений Windows. Отказоустойчивая кластеризация - часть фундамента Dynamic Datacenter и таких технологий, как динамическая миграция. Благодаря Server 2012 и усовершенствованиям нового протокола Server Message Block (SMB) 3.0 область действия отказоустойчивой кластеризации стала увеличиваться, обеспечивая непрерывно доступные файловые ресурсы с общим доступом. Обзор функциональности отказоустойчивой кластеризации в Server 2012 приведен в опубликованной в этом же номере журнала статье «Новые возможности отказоустойчивой кластеризации Windows Server 2012».
Обязательные условия отказоустойчивой кластеризации
Для построения двухузлового отказоустойчивого кластера Server 2012 необходимы два компьютера, работающие с версиями Server 2012 Datacenter или Standard. Это могут быть физические компьютеры или виртуальные машины. Кластеры с виртуальными узлами можно построить с помощью Microsoft Hyper-V или VMware vSphere. В данной статье используются два физических сервера, но этапы настройки кластера для физических и виртуальных узлов одни и те же. Ключевая особенность заключается в том, что узлы должны быть настроены одинаково, чтобы резервный узел мог выполнять рабочие нагрузки в случае аварийного переключения или динамической миграции. Компоненты, использованные в тестовом отказоустойчивом кластере Server 2012 представлены на рисунке.
Для отказоустойчивого кластера Server 2012 необходимо общее хранилище данных типа iSCSI, Serially Attached SCSI или Fibre Channel SAN. В нашем примере используется iSCSI SAN. Следует помнить о следующих особенностях хранилищ этого типа.
- Каждый сервер должен располагать по крайней мере тремя сетевыми адаптерами: одним для подключения хранилища iSCSI, одним для связи с узлом кластера и одним для связи с внешней сетью. Если предполагается задействовать кластер для динамической миграции, то полезно иметь четвертый сетевой адаптер. Однако динамическую миграцию можно выполнить и через внешнее сетевое соединение - она просто будет выполняться медленнее. Если серверы используются для виртуализации на основе Hyper-V и консолидации серверов, то нужны дополнительные сетевые адаптеры для передачи сетевого трафика виртуальных машин.
- В быстрых сетях работать всегда лучше, поэтому быстродействие канала связи iSCSI должно быть не менее 1 ГГц.
- Цель iSCSI должна соответствовать спецификации iSCSI-3, в частности обеспечивать постоянное резервирование. Это обязательное требование динамической миграции. Оборудование почти всех поставщиков систем хранения данных соответствует стандарту iSCSI 3. Если нужно организовать кластер в лабораторной среде с небольшими затратами, обязательно убедитесь, что программное обеспечение цели iSCSI соответствует iSCSI 3 и требованиям постоянного резервирования. Старые версии Openfiler не поддерживают этот стандарт, в отличие от новой версии Openfiler с модулем Advanced iSCSI Target Plugin (http://www.openfiler.com/products/advanced-iscsi-plugin). Кроме того, бесплатная версия StarWind iSCSI SAN Free Edition компании StarWind Software (http://www.starwindsoftware.com/starwind-free) полностью совместима с Hyper-V и динамической миграцией. Некоторые версии Microsoft Windows Server также могут функционировать в качестве цели iSCSI, совместимой со стандартами iSCSI 3. В состав Server 2012 входит цель iSCSI. Windows Storage Server 2008 R2 поддерживает программное обеспечение цели iSCSI. Кроме того, можно загрузить программу Microsoft iSCSI Software Target 3.3 (http://www.microsoft.com/en-us/download/details.aspx?id=19867), которая работает с Windows Server 2008 R2.
Дополнительные сведения о настройке хранилища iSCSI для отказоустойчивого кластера приведены во врезке «Пример настройки хранилища iSCSI». Более подробно о требованиях к отказоустойчивой кластеризации рассказано в статье «Failover Clustering Hardware Requirements and Storage Options» (http://technet.microsoft.com/en-us/library/jj612869.aspx).
Добавление функций отказоустойчивой кластеризации
Первый шаг к созданию двухузлового отказоустойчивого кластера Server 2012 - добавление компонента отказоустойчивого кластера с использованием диспетчера сервера. Диспетчер сервера автоматически открывается при регистрации в Server 2012. Чтобы добавить компонент отказоустойчивого кластера, выберите Local Server («Локальный сервер») и прокрутите список вниз до раздела ROLES AND FEATURES. Из раскрывающегося списка TASKS выберите Add Roles and Features, как показано на экране 1. В результате будет запущен мастер добавления ролей и компонентов.
Первой после запуска мастера откроется страница приветствия Before you begin. Нажмите кнопку Next для перехода к странице выбора типа установки, на которой задается вопрос, нужно ли установить компонент на локальном компьютере или в службе Remote Desktop. Для данного примера выберите вариант Role-based or feature-based installation и нажмите кнопку Next.
На странице Select destination server выберите сервер, на котором следует установить функции отказоустойчивого кластера. В моем случае это локальный сервер с именем WS2012-N1. Выбрав локальный сервер, нажмите кнопку Next, чтобы перейти к странице Select server roles. В данном примере роль сервера не устанавливается, поэтому нажмите кнопку Next. Или можно щелкнуть ссылку Features в левом меню.
На странице Select features прокрутите список компонентов до пункта Failover Clustering. Щелкните в поле перед Failover Clustering и увидите диалоговое окно со списком различных компонентов, которые будут установлены как части этого компонента. Как показано на экране 2, по умолчанию мастер установит средства управления отказоустойчивыми кластерами и модуль отказоустойчивого кластера для Windows PowerShell. Нажмите кнопку Add Features, чтобы вернуться на страницу выбора компонентов. Щелкните Next.
На странице Confirm installation selections будет показана функция отказоустойчивого кластера наряду с инструментами управления и модулем PowerShell. С этой страницы можно вернуться и внести любые изменения. При нажатии кнопки Install начнется собственно установка компонентов. После завершения установки работа мастера будет завершена и функция отказоустойчивого кластера появится в разделе ROLES AND FEATURES диспетчера сервера. Этот процесс необходимо выполнить на обоих узлах.
Проверка отказоустойчивого кластера
Следующий шаг после добавления функции отказоустойчивого кластера - проверка настроек среды, в которой создан кластер. Здесь можно воспользоваться мастером проверки настроек в диспетчере отказоустойчивого кластера. Этот мастер проверяет параметры аппаратных средств и программного обеспечения всех узлов кластера и сообщает обо всех проблемах, которые могут помешать организации кластера.
Чтобы открыть диспетчер отказоустойчивого кластера, выберите параметр Failover Cluster Manager в меню Tools в диспетчере сервера. В области Management щелкните ссылку Validate Configuration, как показано на экране 3, чтобы запустить мастер проверки настроек.
.jpg) |
| Экран 3. Запуск мастера проверки конфигурации |
Сначала выводится страница приветствия мастера. Нажмите кнопку Next, чтобы перейти к выбору серверов или странице Cluster. На этой странице введите имена узлов кластера, который необходимо проверить. Я указал WS2012-N1 и WS2012-N2. Нажмите кнопку Next, чтобы показать страницу Testing Options, на которой можно выбрать конкретные наборы тестов или запустить все тесты. По крайней мере в первый раз я рекомендую запустить все тесты. Нажмите кнопку Next, чтобы перейти на страницу подтверждения, на которой показаны выполняемые тесты. Нажмите кнопку Next, чтобы начать процесс тестирования кластера. В ходе тестирования проверяется версия операционной системы, настройки сети и хранилища всех узлов кластера. Сводка результатов отображается после завершения теста.
Если тесты проверки выполнены успешно, можно создать кластер. На экране 4 показан экран сводки для успешно проверенного кластера. Если при проверке обнаружены ошибки, то отчет будет отмечен желтым треугольником (предупреждения) или красным значком "X" в случае серьезных ошибок. С предупреждениями следует ознакомиться, но их можно игнорировать. Серьезные ошибки необходимо исправить перед созданием кластера.
В результате будет запущен мастер создания кластера, работа которого начинается со страницы приветствия. Нажмите кнопку Next, чтобы перейти на страницу выбора серверов, показанную на экране 6. На этой странице введите имена всех узлов кластера, затем нажмите кнопку Next.
На странице Access Point for Administering the Cluster следует указать имя и IP-адрес кластера, которые должны быть уникальными в сети. На экране 7 видно, что имя моего кластера WS2012-CL01, а IP-адрес - 192.168.100.200. При использовании Server 2012 IP-адрес кластера может быть назначен через DHCP, но я предпочитаю для своих серверов статически назначаемый IP-адрес.
После ввода имени и IP-адреса нажмите кнопку Next, чтобы увидеть страницу подтверждения (экран 8). На этой странице можно проверить настройки, сделанные при создании кластера. При необходимости можно вернуться и внести изменения.
После нажатия кнопки Next на странице подтверждения формируется кластер на всех выбранных узлах. На странице хода выполнения показаны шаги мастера в процессе создания нового кластера. По завершении мастер покажет страницу сводки с настройками нового кластера.
Мастер создания кластера автоматически выбирает хранилище для кворума, но часто он выбирает не тот диск кворума, который хотелось бы администратору. Чтобы проверить, какой диск используется для кворума, откройте диспетчер отказоустойчивого кластера и разверните кластер. Затем откройте узел Storage и щелкните узел Disks. Диски, доступные в кластере, будут показаны на панели Disks. Диск, выбранный мастером для кворума кластера, будет указан в разделе Disk Witness in Quorum.
В данном примере для кворума был использован Cluster Disk 4. Его размер 520 Мбайт, чуть больше минимального значения для кворума 512 Мбайт. Если нужно использовать другой диск для кворума кластера, можно изменить настройки кластера, щелкнув правой кнопкой мыши имя кластера в диспетчере отказоустойчивого кластера, выбрав пункт More Actions и Configure Cluster Quorum Settings. В результате появится мастер выбора конфигурации кворума, с помощью которого можно изменить параметры кворума кластера.
Настройка общих томов кластера и роли виртуальных машин
Оба узла в моем кластере имеют роль Hyper-V, так как кластер предназначен для виртуальных машин с высокой доступностью, обеспечивающих динамическую миграцию. Чтобы упростить динамическую миграцию, далее требуется настроить общие тома кластера Cluster Shared Volumes (CSV). В отличие от Server 2008 R2, в Server 2012 общие тома кластера включены по умолчанию. Однако все же требуется указать, какое хранилище следует использовать для общих томов кластера. Чтобы включить CSV на доступном диске, разверните узел Storage и выберите узел Disks. Затем выберите диск кластера, который нужно использовать как CSV, и щелкните ссылку Add to Cluster Shared Volumes на панели Actions диспетчера отказоустойчивого кластера (экран 9). Поле Assigned To этого диска кластера изменится с Available Storage на Cluster Shared Volume (общий том кластера), как показано на экране 9.
В это время диспетчер отказоустойчивого кластера настраивает хранилище диска кластера для CSV, в частности добавляет точку подключения в системном диске. В данном примере общие тома кластера включаются как на Cluster Disk 1, так и на Cluster Disk 3 с добавлением следующих точек подключения:
* C:ClusterStorageVolume1 * C:ClusterStorageVolume2
На данном этапе построен двухузловой кластер Server 2012 и включены общие тома кластера. Затем можно установить кластеризованные приложения или добавить в кластер роли. В данном случае кластер создан для виртуализации, поэтому добавляем роль виртуальной машины в кластер.
Чтобы добавить новую роль, выберите имя кластера на панели навигации диспетчера отказоустойчивого кластера и щелкните ссылку Configure Roles на панели Actions, чтобы запустить мастер высокой готовности. Нажмите кнопку Next на странице приветствия, чтобы перейти на страницу выбора роли. Прокрутите список ролей, пока не увидите роль виртуальной машины, как показано на экране 10. Выберите роль и нажмите кнопку Next.
На странице выбора виртуальной машины будут перечислены все VM на всех узлах кластера, как показано на экране 11. Прокрутите список и выберите виртуальные машины, которым необходимо обеспечить высокую готовность. Нажмите кнопку Next. Подтвердив свой выбор, нажмите Next, чтобы добавить роли виртуальной машины в диспетчер отказоустойчивого кластера.
Пример настройки хранилища iSCSI
Для отказоустойчивого кластера Windows Server 2012 требуется общее хранилище, которое может быть типа iSCSI, Serially Attached SCSI или Fibre Channel SAN. В данном отказоустойчивом кластере используется Channel SAN.
Сначала в сети iSCSI SAN были созданы три логических устройства LUN. Один LUN был создан для диска кворума кластера (520 Мбайт). Другой LUN предназначен для 10 виртуальных машин и имеет размер 375 Гбайт. Третий LUN выделен для небольшой тестовой виртуальной машины. Все три LUN представлены в формате NTFS.
После того, как были созданы LUN, была выполнена настройка iSCSI Initiator на обоих узлах Server 2012. Чтобы добавить цели iSCSI, был выбран iSCSI Initiator в меню Tools в диспетчере сервера. На вкладке Discovery я нажал кнопку Discover Portal. В результате появилось диалоговое окно Discover Portal, куда были введены IP-адрес (192.168.0.1) и порт iSCSI (3260) сети SAN.
Затем я перешел на вкладку Targets и нажал кнопку Connect. В диалоговом окне Connect To Target («Подключение к целевому серверу») я ввел целевое имя iSCSI SAN. Оно было получено из свойств SAN. Имя зависит от поставщика SAN, имени домена и имен созданных LUN. Помимо целевого имени я установил режим Add this connection to the list of Favorite Targets.
По завершении настройки iSCSI эти LUN появились на вкладке Targets iSCSI Initiator. Чтобы автоматически подключать LUN при запуске Server 2012, я убедился, что они перечислены на вкладке Favorite Targets, как показано на экране A.
.jpg) |
| Экран A. Настройка iSCSI Initiator |
Наконец, были назначены буквенные обозначения устройствам LUN с помощью оснастки Disk Management консоли управления Microsoft (MMC). Я выбрал Q для диска кворума и W для диска, используемого для виртуальных машин и общих томов кластера (CSV). При назначении буквенных обозначений необходимо сначала назначить их на одном узле. Затем нужно перевести диски в автономный режим и сделать аналогичные назначения на втором узле. Результаты назначения букв дискам для одного узла приведены на экране B. При создании кластера диски будут показаны как доступное хранилище.
Несмотря на неоднозначное отношение к Microsoft необходимо отметить, что компания сделала высокие технологии доступными для простых пользователей. Так или иначе, но современное положение сферы информационных технологий не в последнюю очередь определено именно компанией Microsoft.
Далеко не всегда решения и продукты от компании Microsoft сразу занимали позиции на уровне специализированных решений, однако наиболее важные все равно постепенно выбивались в лидеры в соотношении цена/функциональность, а также по простоте внедрения. Одним из таких примеров являются кластеры.
Разработка вычислительных кластеров не является сильной стороной Microsoft. Об этом свидетельствует, в том числе, тот факт, что разработки компании не попали в список Top-500 суперкомпьютеров. Поэтому совершенно логично, что в линейке Windows Server 2012 отсутствует редакция HPC (High-performance computing -высокопроизводительные вычисления).
Кроме того, учитывая особенности высокопроизводительных вычислений, платформа Windows Azure кажется более перспективной. Поэтому компания Microsoft сосредоточила свое внимание на кластерах высокой доступности.
Кластеры в Windows.
Впервые поддержка кластеров была реализована компанией Microsoft еще в операционной системе в Windows NT 4 Server Enterprise Edition в виде технологии Microsoft Cluster Service (MSCS). В операционной системе Windows Server 2008 она превратилась в компонент Failover Clustering. По сути это кластеры с обработкой отказа или высокодоступные кластеры, хотя иногда их не вполне корректно называют отказоустойчивыми.
В общем случае при выходе из строя узла, к которому идет запрос, как раз и будет проявляться отказ в обслуживании, однако при этом произойдет автоматический перезапуск кластеризуемых сервисов на другом узле, и система будет приведена в состояние готовности в кратчайший срок.
Кластер высокой доступности на Windows включает в себя как минимум два узла с установленными операционными системами и соответствующими ролями. Узлы должны быть подключены к внешней сети и внутренней сети, необходимой для обмена служебными сообщениями, к общему хранилищу служебных ресурсов (например, диск-свидетель для кворума). Кроме того, в систему входят и данные кластеризуемых приложений. В ситуации, когда сервисы исполняются только на одном из узлов, реализуется схема Active-Passive, то есть сервисы выполняются на одном узле, а второй работает в дежурном режиме. Когда оба узла несут полезную нагрузку, реализуется схема Active-Active.
С момента первой реализации, поддержка кластеров в Windows существенно изменилась. Была реализована поддержка файловых и сетевых служб, позже SQL Server (в операционной системе Windows Server 2000), Exchange Server (в Windows Server 2003), и другие стандартные службы и роли, включая Hyper-V (в операционной системе Windows Server 2008). Была улучшена масштабируемость (до 64 узлов в Windows Server 2012), список кластеризуемых сервисов был расширен.
Поддержка виртуализации, а также позиционирование Windows Server как облачной операционной системы, стали поводом для дальнейшего развития поддержки кластеров, поскольку высокая плотность вычислений предъявляет высокие требования к надежности и доступности инфраструктуры. Поэтому, начиная с операционной системы Windows Server 2008, именно в этой области сосредоточена основная масса усовершенствований.
В операционной системе Windows Server 2008 R2 реализованы общие тома кластера Hyper-V (CSV), позволяющие узлам одновременно обращаться к одной файловой системе NTFS. В результате несколько кластерных виртуальных машин могут использовать один адрес LUN и мигрировать с узла на узел независимо.
В Windows Server 2012 кластерная поддержка Hyper-V была усовершенствована. Была добавлена возможность управления на уровне целого кластера приоритетами виртуальных машин, определяющих порядок перераспределения памяти, восстановления вирутальных машин в случае выхода из строя узлов или запланированной массовой миграции. Были расширены возможности мониторинга - в случае сбоя контролируемой службы появилась возможность перезапуска не только самой службы, но и всей виртуальной машины. Есть возможность осуществления миграции на другой, менее загруженный узел. Реализованы и другие, не менее интересные нововведения, касающиеся кластеризации.
Кластеры в Windows Server 2012.
Сначала остановимся на нововведениях в базовых технологиях, которые используются кластерами или помогаю расширить их возможности.
SMB 3.0
Новая версия протокола SMB 3.0 используется для сетевого обмена данными. Этот протокол востребован при выполнении чтения, записи и других файловых операций на удаленных ресурсах. В новой версии реализовано большое количество усовершенствований, которые позволяют оптимизировать работу SQL Server, Hyper-V и файловых кластеров. Обратим внимание на следующие обновления:
- прозрачная отказоустойчивость . Это новшество обеспечивает непрерывность выполнения операций. При сбое одного из узлов файлового кластера текущие операции автоматически передаются другому узлу. Благодаря этому нововведению стала возможной реализация схемы Active-Active с поддержкой до 8 узлов.
- масштабирование. Благодаря новой реализации общих томов кластера (версия 2.0) существует возможность одновременного доступа к файлам через все узлы кластера, за счет чего достигается агрегация пропускной способности и осуществляется балансировка нагрузки.
- SMB Direct. Реализована поддержка сетевых адаптеров с технологией RDMA. Технология RDMA (удаленный прямой доступ к памяти) позволяет передавать данные непосредственно в память приложения, существенно освобождая центральный процессор.
- SMB Multichannel. Позволяет агрегировать пропускную способность и повышает отказоустойчивость при наличии нескольких сетевых путей между сервером с поддержкой SMB 3.0 и клиентом.
Необходимо сказать, что для использования этих возможностей поддержка SMB 3.0 должна присутствовать на обоих концах соединения. Компания Microsoft рекомендует использование серверов и клиентов одного поколения (в случае с Windows Server 2012 такой клиентской платформой является Windows 8). К сожалению, на сегодня Windows 7 поддерживает только SMB версии 2.1.
Storage Spaces.
Технология Storage Spaces реализована впервые в операционных системах Windows Server 2012 и Windows 8. Реализована поддержка новой файловой системы ReFS, которая обеспечивает функции повышения отказоустойчивости. Есть возможность назначения дисков в пуле для горячей замены (в случае отказа других носителей или для быстрой замены исчерпавшего свой ресурс SSD). Кроме того, расширены возможности тонкой настройки с использованием PowerShell.
По сути, технология Storage Spaces является программной реализацией RAID, расширенной за счет большого числа дополнительных функций. Во-первых, накопители с прямым доступом должны быть объединены в пулы. В принципе накопители могут быть любых типов и мощностей, однако для организации стабильной работы необходимо четкое понимание принципов функционирования технологии.
- простой (является аналогом RAID 0);
- зеркало (двухстороннее зеркало является аналогом RAID1, трехстороннее зеркало представляет собой более сложную схему наподобие RAID 1E)
- с контролем четности (является аналогом RAID 5. Данный вариант обеспечивает минимальный перерасход пространства при минимальной отказоустойчивости).
Технология Storage Spaces не является абсолютным новшеством. Похожие возможности были давно реализованы в Windows Server, например в форме динамических дисков. Технология Storage Spaces позволяет сделать использование всех этих возможностей более удобными и обеспечить новый уровень использования. Среди прочих преимуществ Storage Spaces необходимо отметить тонкую инициализацию (thin provisioning), которая дает возможность назначать виртуальным дискам размеры сверх доступных в реальности из расчета на добавление в соответствующий пул новых накопителей впоследствии.
Один из наиболее непростых вопросов, связанных с технологией Storage Spaces - это производительность. Как правило, программные реализации RAID уступают по производительности аппаратным вариантам. Однако, если речь идет о файловом сервере, то Storage Spaces получает в свое распоряжение большой объем оперативной памяти и мощный процессор, поэтому необходимо тестирование с учетом различных видов нагрузки. С этой точки зрения особую ценность приобретают возможности тонкой настройки с использованием PowerShell.
Технология Storage Spaces предлагает отказ от RAID-контроллеров и дорогих систем хранения, перенеся из логику на уровень операционной системы. Эта идея раскрывает все свои достоинства и оказывается достаточно привлекательной вместе с еще одним новшеством.
Scale-Out File Server (SOFS).
Еще одним новшеством является режим кластеризуемой роли File Server в Windows Server 2012, который получил название Scale-Out File Server. Теперь реализована поддержка двух типов кластеризации, названия которых полностью звучат как File Sever for General Use и Scale-Out File Server (SOFS) for application data. Каждая из технологий имеет свои сферы применения, а также свои достоинства и недостатки.
Всецелевой файловый сервер представляет собой хорошо известный тип кластера Active-Passive. В свою очередь SOFS представляет собой кластер Active-Active, являясь действительно отказоустойчивой конфигурацией. Для совместного доступа к соответствующим папкам используется опция Continuously Available.
Помимо отличных характеристик отказоустойчивости это обеспечивает повышение пропускной способности при условии рационального проектирования сетевой архитектуры. Проксирующая файловая система CSV 2.0 (CSVFS) позволяет уменьшить влияние CHKDSK, позволяя утилите выполнять необходимые операции, сохраняя при этом возможность работы с томом активных приложений. Реализовано кэширование чтения с CSV. Использование CSV обеспечивает простоту и удобство развертывания и управления. Пользователю нужно создать обычный кластер, настроить том CSV и активировать роль файлового сервера в режиме Scale-Out File Server for application data.
Благодаря простоте и функциональности предложенного решения сформировался новый класс оборудования «кластер-в-коробке» (Сluster-in-a-Box, CiB). Как правило, это шасси с двумя блейд-серверами и дисковым массивом SAS JBOD с поддержкой Storage Spaces. Здесь важно, чтобы SAS JBOD были двухпортовыми, и имелся SAS HBA для реализации перекрестного подключения.
Такая организация системы ориентирована именно на поддержку SOFS. Учитывая, что iSCSI target стандартно интегрирован в Windows Server 2012 и также может быть кластеризована, таким образом может реализовать «самодельную» систему хранения данных на базе всецелевой операционной системы.
Однако следует иметь ввиду, что владельцем CSV по-прежнему является один из узлов, который отвечает за все операции с метаданными. При большом количестве метаданных может наблюдаться снижение производительности, поэтому для SOFS не рекомендуется использовать сценарий Information Worker, тогда как Hyper-V и SQL Server идеально подходят для этого, в том числе благодаря функциям агрегации пропускной способности.
Другие новшества технологий кластеризации Windows.
Выше мы перечислили только самые важные и крупные новшества в области кластеризации в Windows Server 2012. Другие менее крупные нововведения, однако, тоже появились не случайно.
Была расширена поддержка виртуализации за счет существенного упрощения создания гостевых кластеров (из виртуальных машин). В отличие от Windows Server 2008 R2, где для этого нужно было предоставить iSCSI Target в общее пользование виртуальных машин, в операционной системе Windows Server 2012 появилась функция, позволяющая виртуализировать FC-контроллер (по аналогии с сетевыми адаптерами), за счет чего виртуальные машины получают возможность непосредственного доступ к LUN. Реализован и более простой вариант с использованием общей сетевой папки SMB 3.0 для гостевых Windows Server 2012.
Одной из важных, но нетривиальных задач является установка программных обновлений в кластере. При этом может потребоваться перезагрузка узлов, поэтому процедура должна контролироваться. В операционной системе Windows Server 2012 предлагается инструмент Cluster-Aware Updating, который работает следующим образом: один из узлов назначается координатором и следит за наличием обновлений, загружает их на остальные узлы и выполняет поочередное обновление узлов, начиная с тех, которые загружены меньше всего. Благодаря этому доступность кластера сохраняется на максимально возможном уровне в течение всего процесса обновления.
Есть новшества и в управлении кворумом. Например, реализована возможность давать право голоса только некоторым узлам. Это может быть полезно при размещении отдельных узлов на удаленной площадке, но имеет наибольшую ценность при реализации новой модели динамического кворума. Основная идея динамического кворума состоит в том, что узел, прекративший свою работу и недоступный в течение определенного промежутка времени по любой причине, теряет право голоса вплоть до повторного подключения. Таким образом, общее число голосов сокращается и кластер сохраняет доступность максимально долго.
Новшества в Windows Server 2012 R2.
Операционная система Windows Server 2012 R2 не является простым обновлением Windows Server 2012, а представляет собой полноценную новую операционную систему. Новшества, реализованные в Windows Server 2012 R2 переводят некоторые возможности серверной платформы на качественно новый уровень. В первую очередь это касается SOFC и Hyper-V.
Высокодоступные виртуальные машины.
Упрощена процедура создания гостевых кластеров, поскольку теперь появилась возможность использовать в качестве общего хранилища обычные VHDX, которые внутри виртуальной машины будут представлены как Shared SAS-диски. При этом сами VHDX должны быть размещены на CSV или в общих папках SMB 3.0. При этом в виртуальных машинах могут использоваться как Windows Server 2012 R2, так и Windows Server 2012 (с обновленными интеграционными компонентами).
Опция DrainOnShutdown призвана избавить системных администраторов от ошибок и лишней работы. Функция активирована по умолчанию и при плановых перезагрузках или выключениях заранее переводит узел в такой режим обслуживания при котором эвакуируются все кластеризованные роли. При этом происходит миграция активных виртуальных машин на другие узлы кластера Hyper-V.
Также в новой операционной системе Windows Server 2012 R2 Hyper-V производит мониторинг сетевых интерфейсов в виртуальных машинах и в случае возникновения проблемы запускает процесс их миграции на узел, где доступна внешняя сеть.
Кворум.
Кроме динамического кворума в Windows Server 2012 R2 реализован еще и динамический диск-свидетель (witness). При изменении числа узлов его голос может быть автоматически учтен, так, чтобы общее число голосов оставалось нечетным. В случае, если сам диск окажется недоступным, его голос будет просто обнулен. Такая схема позволяет полностью положиться на автоматические механизмы, отказавшись от моделей кворума.
Увеличена надежность работы кластеров, размещенных на двух площадках. Часто при такой реализации на каждой площадке находится ровно половина узлов, поэтому нарушения коммуникации между площадками может возникнуть проблема с формированием кворума. Хотя с большинством подобных ситуаций успешно справляется механизм динамического кворума, в Windows Server 2012 R2 существует возможность назначить одной из площадок низкий приоритет, для того, чтобы в случае сбоя кластер всегда функционировал на основной площадке. В случае, если кластер был запущен с принудительным кворумом, то при восстановлении связи с удаленной площадкой службы кластера будут перезапущены в автоматическом режиме и весь кластер будет вновь объединен.
CSV 2.1
Существенные изменения коснулись и реализации CSV. Теперь роли владельцев томов равномерно распределяются по узлам в автоматическом режиме, в соответствии с изменением их числа. Увеличена отказоустойчивость CSV благодаря тому, что на каждом узле кластера запускается по два экземпляра серверной службы. Один используется для обслуживания клиентского SMB-трафика, другой обеспечивает коммуникацию между узлами. При этом обязательно производится мониторинг службы и в случае сбоя роль владельца CSV мигрирует на другой узел.
Целый ряд новшеств в CSV обеспечивает более эффективное использование SOFC и Storage Spaces. Добавлена поддержка файловой системы ReFS, которая обладает более совершенной, чем NTFS внутренней организацией. Скорее всего постепенно эта файловая система займет ведущее положение в продуктах компании Microsoft. Также в Windows Server 2012 R2 реализован механизм дедупликации, который ранее был прерогативой всецелевого файлового сервера. Активация дедупликации приводит к отключению CSV Block Cache, однако в некоторых случаях она может быть достаточно эффективной. Тома CSV могут создаваться на дисковых пространствах с контролем четности.
В Windows Server 2012 R2 возможность комбинировать накопители различных типов приобрела особый смысл с многоуровневыми пространствами. Появилась возможность формировать два уровня быстрый (на основе SSD) и емкий (на основе жестких дисках) и при создании виртуального диска выделять определенный объем из каждого из них. Далее в соответствии с некоторым расписанием содержимое виртуального диска будет анализироваться и размещаться блоками по 1 МБ на более быстрых или медленных носителях в зависимости от востребованности. Другим применением многоуровневых пространств является реализация кэша с обратной записью на SSD. В моменты пиковых нагрузок запись осуществляется на быстрые твердотельные накопители, а позже холодные данные перемещаются на более медленные жесткие диски.
Новшества, касающиеся CSV и Storage Spaces, являются наиболее существенными в Windows Server 2012 R2. На их основе можно разворачивать не просто надежные файловые серверы, а мощные и гибкие системы хранения данных с прекрасными возможностями масштабирования и отличной отказоустойчивостью, предоставляющие в распоряжение пользователя широкий спектр современных инструментов.
