6.3 Infrastruktur

Nachdem man die entsprechenden Serversysteme ausgewählt hat, fällt die Entscheidung, an welche physikalische Umgebung sie denn angeschlossen werden. Hier sind allerdings nur zwei große, schon zuvor angesprochene Kategorien näher zu durchleuchten. Zum einen die zentrale Massenspeichersysteme wie NAS oder SAN, zum anderen die benötigte Netzwerkanbindung.

6.3.1 Massenspeicher

Zunächst möchte ich Ihnen die gängigen zentralen Massenspeicher kurz vorstellen:

NAS (Network Attached Storage)

Unter NAS versteht man ein zentrales System mit sehr viel Festplattenplatz. Diese Festplatten werden durch das System zusammengefasst und über das Netzwerk und verschiedene Netzwerkprotokolle angebunden, ähnlich wie bei einem Fileserver. Die angebundenen Systeme verbinden sich einfach mit den Netzwerkfreigaben des NAS.

• Vorteile:
• gut skalierbar
• meist schneller als ein normaler Fileserver
• einfach zu administrieren
• zentraler Plattenspeicher
• preisgünstig

• Nachteile:
• Belastung des Netzwerkes
• langsamer als lokale Plattenspeicher
• durch die großen Header des Netzwerkprotokolls und kleinen Rahmengrößen nicht auf einen schnellen Zugriff auf ein Massenspeichersystem hin ausgelegt

SAN (Storage Area Network)

Dies ist, wie schon erwähnt, die Königsklasse der zentralen Speichersysteme. Auch hier gibt es ein oder mehrere Systeme mit sehr viel Plattenkapazität, allerdings wird es nicht über ein Netzwerk, sondern meist über Glasfaser angebunden. Das eingesetzte System zur Anbindung der Serversysteme an das SAN wird FibreChannel genannt. Die einzelnen Server und Plattensubsysteme sind über FibreChannel-Netzwerk miteinander verbunden. Jeder FibreChannel-Adapter besitzt eine WWN (WordWideNumber) ähnlich einer MAC-Adresse im Netzwerkbereich, über die er weltweit eindeutig identifiziert und angesprochen werden kann. Über diese WWN werden innerhalb des SAN unter anderem die Zuordnungen von Plattenbereichen zu Servern abgebildet.

Dieses Storage Area Network wird durch FibreChannel Switches miteinander verbunden, die man auch mit normalen Netzwerkswitches vergleichen kann. Ein großer Vorteil eines SAN ist, dass verteilt vorhandene Plattensubsysteme wie ein riesiger Massenspeicher, also eine virtuelle Festplatte behandelt werden können.

Es können kleinere Plattenbereiche gebildet werden, die man den Servern zuweisen kann. Diese Bereiche nennt man LUN (Logical Unit Number). Diese LUN kann man wie eine normale Festplatte am Server einbinden und formatieren.

Die Bandbreitengeschwindigkeiten liegen heute im Bereich von 1 – 2 Gbit/s. Über ein speziell dafür ausgelegtes Protokoll können theoretisch Bandbreiten von 400 MByte/s erreicht werden.

Da man die Server auch über mehrere Wege an ein SAN anbinden kann, kann man die Ausfallsicherheit immens erhöhen.

• Vorteile:
• sehr hohe Skalierbarkeit
• sehr hohe Ausfallsicherheit
• sehr hohe Geschwindigkeit
• sehr hohe Flexibilität

• Nachteile:
• hohe Kosten
• komplexe Administration
• Aufbau eines FibreChannel-Netzwerks notwendig

Gerade VMware ESX kann einen sehr hohen Nutzen aus einer SAN-Anbindung ziehen, denn virtuelle Maschinen können direkt SAN-LUNs ansprechen und dadurch Cluster mit physikalischen Maschinen bilden oder über mehrere ESX Server verteilt werden.

VMotion wird ohne eine SAN-Umgebung durch den Hersteller VMware nicht unterstützt.

6.3.2 Netzwerke

Wie schon auf den vorangehenden Seiten beschrieben, muss man sich Gedanken über die benötigten physikalischen Netzwerkzugänge des Wirt-Systems und der einzelnen virtuellen Maschinen machen. Höhere Geschwindigkeiten bedeuten höhere Performance, daher sollte man mindestens ein 100 Mbit Ethernet einsetzen. VMware VMotion wird nur mit 1 Gbit Ethernet vom Hersteller unterstützt. Auch sollten Sie ein geswitchtes Netzwerk bereitstellen, um die Netzwerkperformance nicht unnötig auszubremsen. Bei den heutigen Preisen dürfte es kein Problem mehr darstellen, diese Voraussetzungen zu erfüllen.

Um eine Ausfallsicherheit im Netzwerkbereich herzustellen, sollten möglichst mehrere Adapter zu einer Fault Tolerance zusammengeführt und die Adapter auf verschiedene Switches gepatcht werden. Zudem kann es empfehlenswert sein, mit so genannten VLANs zu arbeiten, um eine virtuelle Trennung innerhalb der Switches zu realisieren.

VLAN (virtuelle Netzwerke)

Vor den Zeiten von VLANs, den virtuellen lokalen Netzwerken, wurden physikalisch unterschiedliche Netzwerke mittels Switches und Router aufgebaut, wobei letztere zum Verbinden genutzt wurden. Mit zunehmender Intelligenz der Geräte wurden auch die Funktionen immer ausgeklügelter. Eines davon ist das VLAN, das auf Switches eingesetzt wird. Mittels dieser Technik kann man eine logische Trennung in einem Switch vornehmen, der im einfachsten Falle die vorhandenen Switch-Anschlüsse (Ports) unterschiedlichen Netzwerken zuordnet. Um diese logische Trennung aufzuheben, sind abermals Router notwendig. Dies hat den großen Vorteil, dass man nicht für jedes Netzwerk eigene Switches anschaffen muss, sondern dies mit wenigen Switches zu erreichen ist. Darüber hinaus wurde die Flexibilität deutlich erhöht, da die VLANs switchübergreifend konfiguriert werden können, und es kann ein System, das die Lokation wechselt, trotzdem im gleichen »physikalischen« Netzwerk weiterbestehen. Eine weitere schöne Funktion von VLANs ist die Prioritätsvergabe, wodurch man beispielsweise VoIP-Pakete in VLAN1(Voice over IP – vgl. Internettelefonie) gegenüber dem Surfen im Internet in VLAN2 bevorzugen kann. Geht man in der Intelligenz der Switches eine Stufe weiter, also Layer 3 – 7 Switches, ist es sogar möglich, Router gänzlich zu ersetzen. Dass all diese Funktionen Kosten verursachen, liegt auf der Hand.

Abbildung 6.7 24 Port Switch mit drei verschiedenen VLANs

In Abbildung 6.7 sehen Sie einen 24 Port Switch, dessen Ports in drei VLANs aufgetrennt wurden. Alle Rechner, die an Ports des VLAN1 angeschlossen sind, können ohne den Einsatz eines Routers nicht mit den Rechnern an einem VLAN2-Port kommunizieren. Hier wurde die VLAN-Aufteilung über die Abteilungszugehörigkeit realisiert. Die einzelnen VLANs werden mit eindeutigen Nummern auf dem Switch konfiguriert und darüber auch zugeordnet. Gültige VLAN IDs haben eine Länge von 12 Bit und liegen im Bereich zwischen 0 und 4095. Falls mehrere Switches beteiligt sind, »unterhalten« sich diese miteinander über so genannte »Trunk Ports«. Jeder Switch kennt alle VLANs und kann gegebenenfalls Ports zum Mitglied in dem jeweiligen VLAN machen. Bei den Endgeräten kann im Normalfall nur ein Gerät in VLAN1 mit einem anderen Gerät in VLAN1 kommunizieren. Switchports können des Weiteren auch Mitglied mehrerer VLANs sein. Eine Ausnahme bildet der eben erwähnte Trunk Port, der automatisch Mitglied in allen VLANs ist und daher alle Pakete erhält.

Die Endgeräte sind je nach Konfiguration entweder über ihre MAC-Adresse oder dem verwendeten Switchport Mitglied eines VLANs. Falls mehrere VLANs an einem Endgerät ankommen, kann bei entsprechender Protokollunterstützung durch die Netzwerkkarte und deren Treiber (802.1Q und 802.1p) unterschieden werden. Während VMware GSX und Microsoft Virtual Server auf die Unterstützung des Wirt-Betriebssystems angewiesen sind, kann VMware ESX auch innerhalb der Virtualisierung mit VLANs arbeiten (siehe Abschnitt 9.4.3, VLAN).

Abbildung 6.8 VLAN-Konfiguration über die Virtualisierung

In Abbildung 6.8 sehen Sie ein mögliches Zusammenwirken von Virtualisierung und VLANs. Hier existieren vier Netzwerkkarten im Wirt-System mit verschiedenen VLAN-Zugehörigkeiten. Auf diesen Netzwerkkarten sind virtuelle Switches für die virtuellen Maschinen angelegt worden, wodurch sie auf das produktive Netzwerk zugreifen können. VM1 kann beispielsweise nur mit Systemen im VLAN1 kommunizieren und hat somit keinerlei Verbindung zu VM2 oder VM3. VM4 befindet sich in einer Ausnahmestellung, da deren virtuelle Netzwerkkarte an einem Trunk Port angeschlossen ist, so dass sie mit allen anderen virtuellen Maschinen kommunizieren kann.

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