Linux-Hochverfügbarkeit

Galileo Computing 11/2010
454 Seiten, gebunden.
49,90 Euro, ISBN 978-3-8362-1339-4

• Lokale HA mit RAID, LVM, NIC-Bonding und SMART
• Linux-HA-Cluster: Corosync/OpenAIS, Pacemaker, DRBD, und CLVM
• XEN/KVM-VMs im Cluster, Backup und Disaster Recovery

"Hochverfügbarkeit ist ein zentrales und ebenso komplexes Thema für jeden Administrator. Profitieren Sie jetzt von den praxiserprobten Setups und dem technischen Background, die der langjährige Linux-Experte Oliver Liebel für Sie zusammengestellt hat. So sorgen Sie einfach und mit moderaten Hardware-Ressourcen dafür, dass Ihre Linux-Server lokal und im Netz stets hochverfügbar sind.
Das Buch beleuchtet die wichtigsten Aspekte der lokalen Hochverfügbarkeit und die Sicherstellung der Redundanz der wichtigsten Serverkomponenten: Disk-Monitoring mit SMART, ausfallsichere Netzdevices per Bonding, redundante (Soft-) Raids, kombiniert mit skalierbaren Logical Volumes und nicht zuletzt die Auswahl des passenden Linux-Dateisystems, inklusive ext4 und seinem in den Startlöchern stehenden Nachfolger btrfs.
Zur Sicherstellung der Hochverfügbarkeit auf Netzwerkebene werden aktuelle und praxiserprobte Cluster-Setups mit Heartbeat bzw. OpenAIS und Pacemaker anschaulich erläutert, das ganze ergänzt durch Storage-Verwaltung im Cluster: DRBD im Dual Primary Mode, clustered Logical Volumes, Cluster-Dateisysteme wie OCFS2 und GFS, shared Storage mit iSCSI und vieles andere mehr.
Zur optimalen Ausnutzung und Verfügbarkeit der Ressourcen wird das Setup von virtuellen XEN- und KVM-Maschinen im Cluster eingängig erläutert, sowie deren Live-Migration, damit Sie die optimale Verfügbarkeit der VMs in jeder Situation sicherstellen." 

Pressestimmen:
SearchSecurity, 01/2011
"Linux Hochverfügbarkeit ist ein wirklich lohnenswertes Buch für Linux-Admins im Unternehmen. Der Autor beschreibt unterhaltsam und trotzdem sehr informativ viele Details zum Aufbau lokaler oder netzwerkbasierter Hochverfügbarkeits-Systeme und spart nicht mit Praxisbeispielen."

ADMIN, 02/2011
"Wer mit aktuellen Open-Source-Technologien hochverfügbare Cluster aufbauen will, ist mit dem Buch gut bedient, denn es gibt direkt umsetzbare Anleitungen dafür. Im Mittelpunkt steht das, was sich die meisten Admins unter Hochverfügbarkeit vorstellen: Cluster-Setup mit redundanten Netzwerken und Speichersystemen. Das führt Liebel an den Open-Source-Paketen OpenAIS, Corosync, DRBD und Pacemaker im Detail vor. Die Praxis steht dabei klar im Vordergrund, und so nehmen Shell-Kommandos entsprechend großen Raum ein."

Linux Magazin, 04/2011
Empfehlung der Redaktion

Linux Magazin Online, 04.04.2011
"Für viele Unternehmen ist die IT-Anlage heutzutage so wichtig, dass deren Ausfall stark negative bis existenzbedrohende Auswirkung haben kann. Insofern ist die nahezu ständige Verfügbarkeit als unternehmenskritisch einzustufen. Das Buch "Linux-Hochverfügbarkeit" zeigt, wie sie sich mit Linux-Mitteln verwirklichen lässt. Spezielle, oft proprietäre und meist hochpreisige Lösungen klammert der Autor Oliver Liebel bewusst aus. Es geht ihm darum, Lösungen aus dem Open-Source-Umfeld aufzuzeigen, die auch mit moderaten Budgets realisierbar sind und dennoch kommerziellen Produkten das Wasser reichen können. Insgesamt zeigt dieses Buch, was mit Linux und freier Software alles möglich ist, um dem Ziel der Hochverfügbarkeit nahe zu kommen."

IT-Administrator 07/2011
"Hochverfügbarkeitsszenarien waren vor ein paar Jahren nur den Administratoren sehr großer Rechenzentren vorbehalten, sind aber mittlerweile auch in mittleren und kleineren Netzwerken relevant. Linux-Experte Oliver Liebel widmet sich diesem Thema und das primär auf seiner Open Source-Platform. Die Motivation dahinter entspringt den praxisnahen Admin-Anforderungen: maximale Ausfallsicherheit bei relativ moderaten Hardware-Voraussetzungen. Dabei berücksichtigt der Autor keine spezielle Hardware-Konstellation, sondern stellt Ansätze mit bereits bewährten Standard-Tools vor. Oliver Liebel lässt sein Know-how in die detailliert aufgeschlüsselte Arbeit einfließen und präsentiert eine gelungene Mischung aus relevanter Theorie gepaart mit praktischen Beispielen. Einziges Manko: Kommerziell verfügbare Systeme werden in keiner Weise erwähnt. Dennoch ist der Administrator nach dieser Lektüre Garant für den unterbrechungsfreien Geschäftsablauf."

Inhalt
Vorwort ........................................................................................11
1 Risky Business – ausfallsichere Server ......................................17
1.1 Grundsätzliche Überlegungen zur Redundanz ....................... 17
1.1.1 Parallelität, MTBF, MTTR und einiges mehr … ...................... 19
1.2 Tool-Time ............................................................................... 24
1.2.1 Päckchen... ......................................................................... 25
1.2.2 ... und Betriebsanleitungen ................................................ 26
2 Lokale Hochverfügbarkeit ......................................................... 27
2.1 Netzteile, CPUs und mehr ..................................................... 29
2.1.1 Redundante Netzteile ........................................................ 30
2.1.2 Kernfrage, Teil 1: CPU ........................................................ 31
2.1.3 Kernfrage, Teil 2: Control Groups und CPU-Sets ................ 33
2.1.4 monit ................................................................................. 40
2.1.5 Fessel-Spielchen – Netzwerkkarten-Bondage ................... 44
2.2 Lokaler Storage .................................................................... 52
2.2.1 The road ahead – (un-)solide SSD’s? ................................ 57
2.2.2 Disk-Überwachung: Clever mit SMART ............................... 58
2.3 RAID ..................................................................................... 64
2.3.1 Raid-Level ......................................................................... 65
2.3.2 Exkurs: Raid-Kombilevel .................................................... 71
2.3.3 Hard- oder Software-Raids ................................................ 71
2.3.4 Softraids unter Linux .........................................................75
2.3.5 Softraid-Performance ......................................................... 77
2.3.6 Einsatzzweck und Bootloader ........................................... 78
2.3.7 Weitere Vorbetrachtungen zum Raid-Setup ...................... 79
2.3.8 Exkurs: Journalisten – Journaling Dateisysteme unter
Linux .......................................................................................... 81
2.3.9 Mirror, Mirror – Teil 1: Softraid Level 1 .............................. 98
2.3.10 Dynamisches Duo – Softraid Level 1 + 0 und 10 ........... 108
2.3.11 Softraid Level 5 ............................................................. 110
2.3.12 Softraid Level 6 ..............................................................115
2.3.13 Partitionable Raids .........................................................116
2.3.14 Bootredundante Arrays für das OS ............................... 118
2.3.15 Raid-Upgrade: Single-Disk mit installiertem Linux-OS
zum bootredundanten Softraid Level 1 aufbohren .................. 119
2.3.16 Weitere wichtige Raid-Parameter und -Szenarien ........ 132
2.4 LVM – Storage-Virtualisierung mit dem Logical Volume
Manager .................................................................................. 138
2.4.1 How it works ...................................................................139
2.4.2 Logische Schaltzentrale – lvm.conf ................................. 141
2.4.3 Lets get physical – Erstellen und Administrieren der PVs.142
2.4.4 Gruppentherapie – Administration der Volume Groups.....145
2.4.5 Administration der Logical Volumes ...............................  146
2.4.6 Bitte Lächeln – Snapshots ...............................................151
2.4.7 Spieglein, Spieglein … LVM-Mirror statt unterliegendem
RAID .........................................................................................160
2.4.8 Just me, myself and I – lineares LV zu einem Mirror
erweitern ................................................................................ 162
2.4.9 Auto-Rebuild von defekten PVs im LVM-Mirrorset ......... ..163
2.4.10 LVM für das root-Dateisystem ...................................... 165
3 HA auf Netzwerkebene ........................................................ 169
3.1 How it works – Clustertypen ............................................. 169
3.1.1 Hochverfügbarkeits-Cluster .............................................170
3.1.2 Load-Balancing-Cluster ...................................................170
3.1.3 High Performance Computing Cluster ............................. 170
3.1.4 Active/Passive – (Hot-)Failover-Cluster ...........................172
3.1.5 Active/Active-Cluster ...................................................... 173
3.1.6 Cluster-Reigen ............................................................... 174
3.1.7 Cluster-Lobotomie: Split-Brain, Fencing und Stonith ...... 174
3.1.8 Volksentscheid: Cluster-Quorum .................................... 177
3.1.9 Exkurs: Alles oder nichts – Shared-all-/Shared-nothing-
Cluster ..................................................................................... 178
3.2 HA-Basics ..........................................................................  178
3.2.1 Alles eine Frage der Kommunikation: konzeptionelle
Cluster-Übersicht ..................................................................... 181
3.2.2 Das technische (Schichten-)Modell von Heartbeat |
OpenAIS/ Corosync und Pacemaker ........................................ 182
3.2.3 Cluster-Kommunikation am konkreten Beispiel ............... 184
3.3 Clustersoftware ................................................................. 185
3.3.1 Heartbeat ........................................................................ 185
3.3.2 OpenAIS/Corosync .......................................................... 186
3.3.3 Pacemaker ...................................................................... 188
3.3.4 Upgrade der Cluster-Software und einzelner
Applikationen ........................................................................... 190
3.4 NTPD – The Time Machine .................................................. 192
3.4.1 Exkurs: Virtual Time Machines ......................................... 196
3.5 Setup der Cluster-Kommunikation ...................................... 200
3.5.1 OpenAIS/Corosync-Setup ................................................ 201
3.5.2 Heartbeat-Setup .............................................................. 211
3.6 First Contact ....................................................................... 216
3.6.1 Zählerstände, Klebrigkeiten, Regeln, Platzanweiser und
Rangordnungen ........................................................................ 217
3.6.2 Konfigurations-Layout ..................................................... 221
3.6.3 Die CIB-Files .................................................................... 222
3.6.4 Die crm-Shell ................................................................... 223
3.6.5 cibadmin und crm_*-Tools ............................................... 231
3.6.6 Die Pacemaker-GUI .......................................................... 235
3.6.7 HAWK ............................................................................... 238
3.6.8 DRBD MC .......................................................................... 239
3.7 Management von Cluster-Ressourcen ................................ 242
3.7 Management von Cluster-Ressourcen ................................. 242
3.7.1 At your Service – gestatten: Ihre Service-IP ..................... 242
3.7.2 Integration von Ressourcen ............................................. 243
3.7.3 Örtlichkeiten – Setzen von Location-Constraints .............. 245
3.7.4 Failover-Simulation und Klebrigkeiten ............................... 246
3.7.5 Schattenspielchen im Sandkasten – Testsimulation mit
crm_shadow .............................................................................. 247
3.7.6 CIB-Templating ................................................................. 251
3.7.7 Ressourcen verwalten ...................................................... 253
3.7.8 Ressourcen und Constraints löschen, Integritätsprüfung
der CIB ...................................................................................... 254
3.7.9 Einfache Ressourcen-Integration am Beispiel von
Apache ...................................................................................... 256
3.7.10 The Clone Wars – Hot-Standby mit Clonesets ............... 261
3.7.11 Migration-Threshold und Failure-Timeout ....................... 264
3.7.12 Voll vernetzt – die ping-/pingd-Ressource ...................... 266
3.7.13 Failover einer Samba-3-Ressource ................................. 269
3.8 Ausfallsichere Shared-Nothing Cluster mit DRBD ................. 275
3.8.1 Wozu – und wozu nicht: Einsatzmöglichkeiten von DRBD.. 277
3.8.2 Die DRBD-Funktionalität im Detail ...................................... 278
3.8.3 Rollenspielchen – DRBD-Modi ............................................ 279
3.8.4 Replikations-Varianten ...................................................... 279
3.8.5 DRBD-Standalone-Setup ................................................... 281
3.8.6 Exkurs: drbd-overview und /proc/drbd ............................. 289
3.8.7 Manueller DRBD-Funktionstest (Master/Slave) .................. 293
3.8.8 Konfiguration der DRBD-Master/Slave-Ressource im
Cluster ....................................................................................... 294
3.8.9 Exkurs: DRBD on top of LVM – Backup des Secondary
per Snapshot ............................................................................ 299
3.8.10 Exkurs: LVM on Top of DRBD (Master/Slave) .................. 302
3.8.11 DRBD-Dual-Primary-Mode ............................................... 304
3.8.12 Exkurs: DRBD-Split-Brain-Recovery ................................ 305
3.8.13 Exkurs: Manuelles DRBD-Split-Brain-Recover ................. 308
3.8.14 Cluster-Dateisysteme .................................................... 310
3.8.15 DRBD Dual Primary mit OCFS2 ........................................ 313
3.8.16 DRBD Dual Primary mit GFS2 ........................................... 328
3.8.17 DRBD-Dual-Primary mit OCFS2 und CLVM ....................... 330
3.8.18 Three – Node DRBD für Disaster Recovery ..................... 337
3.8.19 DRBD-Online-Device-Verification ..................................... 348
3.8.20 DRBD Replication Traffic Integrity Checking .................... 349
3.9 iSCSI im Cluster ....................................................................352
3.9.1 iSCSI-Basics ..................................................................... .352
3.9.2 Setup der iSCSI-Ressourcen (DRBD im Primary/
Secondary) ................................................................................ 353
3.9.3 Einrichtung des iSCSI-Initiators ........................................ 356
3.9.4 Setup der iSCSI-Ressourcen (Hot Failover mit DRBD im
Dual-Primary) ............................................................................ 359
3.10 Exkurs: Node-Fencing mit STONITH und/oder Watchdog ... 361
3.10.1 Stonith-Setup ................................................................. 362
3.10.2 Exkurs: Passwortlose ssh-Key-Autorisierung ................. 363
3.10.3 Integration der external/ssh-Stonith-Ressourcen in
unseren Cluster ........................................................................ 365
3.10.4 Watchdog ...................................................................... 366
3.10.5 SBD – Stonith per Split-Brain-Detector ........................... 366
3.11 Debugging im Cluster ....................................................... 369
4 Virtualisierung im Cluster ....................................................... 373
4.1 Virtualisierungskonzepte – oder: Die wundersame Welt der
Zwiebel ..................................................................................... 374
4.2 XEN ..................................................................................... 376
4.2.1 Xen-Terminologie ............................................................. 379
4.2.2 Xen-Setup ........................................................................ 379
4.2.3 Installieren einer Xen-DomU ............................................ 383
4.2.4 Manuelle Live-Migration von Xen-DomUs ......................... 388
4.2.5 Exkurs: Snapshots/Backups für Xen-DomUs und
Blockdevice-Formate ................................................................. 395
4.2.6 Monitoring von Xen-DomUs im Cluster ............................. 397
4.2.7 Remus .............................................................................. 398
4.3 KVM/qemu ........................................................................... 399
4.3.1 KVM-Setup ........................................................................ 400
4.3.2 KVM-Netzwerksetup ......................................................... 400
4.3.3 KVM-Gast manuell erzeugen ............................................. 400
4.3.4 KVM Live-Migration ............................................................ 401
4.3.5 Backup/Snapshots von KVM-Gästen ................................. 404
5 Backup und Disaster Recovery ................................................ 407
5.1 Analyse ................................................................................ 408
5.2 Umsetzung ........................................................................... 409
5.2.1 Kategorie 1: Backup und Recover des reinen
Datenspeichers .......................................................................... 409
5.2.2 Kategorie 2: Backup und Recover des Systems ................ 415
5.2.3 Kagorie 3: Backup und Recover von virtuellen
Maschinen .................................................................................. 419
Anhang ...................................................................................... 421
A.1 Beispieldateien .................................................................... 421
A.2 Paketlisten ........................................................................... 421
A.3 Manpages ............................................................................ 431
Index ......................................................................................... 443