Fachartikel

Cluster-Features in vSphere 7 (1)

VMware stattet vSphere mit einer Reihe von Enterprise-Funktionen aus, die nur im Cluster verfügbar sind. Dazu zählen Hochverfügbarkeit, Lastausgleich, vMotion-Kompatibilitäts-Modus und Object Storage. Trotz der zahlreichen Features ist das Cluster-Konstrukt in vSphere recht einfach aufgebaut und schnell konfiguriert. In diesem Beitrag zeigen wir, wie Sie die Features Loadbalancing und High Availability einrichten und verwalten. Im ersten Teil der Serie erklären wir, was vSphere 7 überhaupt unter einem Cluster versteht und wie Sie mithilfe des Schnellstart-Assistenten die Erstkonfiguration vornehmen.
Die Cluster-Funktionen von vSphere 7 versprechen unter anderem einen effektiven Lastenausgleich.
Der Begriff "Cluster" sorgt bei vSphere-Einsteigern bisweilen für Missverständnisse. Das vCenter ermöglicht das zentrale Verwalten von ESXi-Ressourcen und stellt auch die Serverkomponente des vSphere-Clients selbst zur Verfügung. Somit lassen sich die Ressourcen mehrerer ESXi-Hosts in einer gemeinsamen Clientanwendung verwalten oder beispielsweise virtuelle Maschinen von einem ESXi-Host auf den anderen migrieren. Ein einzelner vCenter-Server kann in Version 7 bereits bis zu 2500 ESXi-Hosts verwalten. Damit Host und vCenter miteinander kommunizieren können, müssen netzwerkseitige Voraussetzungen erfüllt sein, und zwar sowohl physische (VMkernel-Adapter) als auch logische (Firewall-Ports). Das ist nicht immer offensichtlich, wenn das vCenter in einem sogenannten selbstverwalteten Cluster selbst nur eine virtuelle Maschine auf einem der Hosts in diesem Konstrukt ist. Sofern die dazu benötigten Managementagenten laufen, tauschen Host und vCenter Heartbeat-Informationen aus und die betreffenden Hosts haben im vSphere-Client den Status "Connected". Dieses Konstrukt ist hinreichend für alle im Artikel "VM-Verwaltung und -Betrieb" auf Seite 128 beschriebenen Verwaltungsvorgänge einschließlich vMotion.

Allerdings werden die Ressourcen sämtlicher vom vCenter verwalteter Hosts dabei nicht gepoolt. Dies ist erst dann der Fall, wenn Sie die betreffenden Hosts zu einem logischen Konstrukt namens "Cluster" hinzufügen, bei dem DRS (Distributed Resource Scheduler) aktiviert ist. Dann gibt es eine Cluster-CPU und ein Cluster-Memory, die von der Cluster-Funktion DRS verwaltet werden. DRS sorgt für einen automatischen Lastausgleich und verschiebt VMs bei Bedarf automatisch via vMotion auf andere Hosts.

Außerdem ist eine VM ohne Cluster nicht vor Ausfällen geschützt. Das Cluster-Feature HA (High Availability) suggeriert, dass dies der Fall wäre, wenn HA im Cluster aktiviert ist – ein häufiges Missverständnis. Ein HA-Cluster ist in vSphere nämlich ebenfalls lediglich ein logisches Konstrukt, genau wie DRS. Die Funktionalitäten dazu erhalten Sie durch das vCenter und eine entsprechende Lizenz (Essential Plus bei HA, Enterprise Plus bei DRS). HA sorgt bei einem Host-Ausfall im HA-Cluster lediglich dafür, dass die betroffenen VMs automatisch auf den verbleibenden Hosts neu gestartet werden. Damit besteht bei HA für die betreffenden VMs immer eine, wenn auch kurze Downtime. Außerdem geht der Applikationsstatus verloren. Dafür ist diese Option einfach einzurichten (funktioniert schon ab zwei Knoten), sehr robust und läuft seit Jahren sehr zuverlässig auch ohne sonst Cluster-typische Konstrukte wie Quoren, Watchdog, DRDB oder ähnliches.

Bei vollwertigen Clustern – solche sind auf Storage-, Server/Betriebssystem-, Datenbank- oder Anwendungsebene denkbar – benötigen Sie zudem Cluster-fähige Dateisysteme und Cluster-fähige Anwendungen. Beim Cluster-Angebot von Windows Server sind valide Cluster-fähige Anwendungen beispielsweise Scale-Out-Fileserver, SQL-Server Always On oder Hyper-V. Bei vSphere hingegen gibt es nur einen Typ von Anwendung: die virtuelle Maschine. Diese ist "quasi" Cluster-fähig, wenn ihre Dateien auf einem Shared-Storage mit Cluster-fähigem Dateisystem liegen, wie zum Beispiel dem eigens zu diesem Zweck geschaffenem VMFS oder vSAN beziehungsweise VVOL-Datastore. Aber auch NFS 4.1 ist mit für Shared Storage erforderlichen Sperrmechanismen ausgerüstet und bei NFS 3 hilft VMware mit einem proprietären Sperrverfahren nach, statt das veraltete Network-Lock-Manager-Protokoll (NLM) zu verwenden.
Cluster erzeugen
Da der Cluster in vSphere nur ein logisches Konstrukt ist, gestaltet sich die Einrichtung recht einfach. Dazu erzeugen Sie mithilfe des Kontextmenüs "Neuer Cluster" ein neues Cluster-Objekt unterhalb der Ebene "Datacenter". Dabei können Sie eine oder alle der drei Cluster-Funktionen "vSphere DRS", "vSphere HA" und/oder "vSAN" entweder sofort aktivieren oder vorerst deaktivieren und später einschalten beziehungsweise konfigurieren. Aktiv werden die Features ohnehin erst, wenn Sie die gewünschten Hosts in das Cluster-Objekt verschieben. Auch das lässt sich sehr einfach über das Kontextmenü "Hosts hinzufügen" beim markierten Cluster-Objekt oder per Drag & Drop erledigen.

Schnellstart-Assistent vereinfacht Erstkonfiguration
Mit Version 6.7 Update 2 hat VMware einen Cluster-Schnellstart-Assistenten eingeführt, der die Cluster-Erstkonfiguration für alle vier Haupt-Cluster-Funktionen erheblich vereinfacht. Haben Sie das Cluster-Objekt wie beschrieben über die Bestandsliste angelegt, findet es sich bei markiertem Cluster-Objekt auf der Registerkarte "Konfigurieren" im Menü "Schnellstart". Der Cluster-Schnellstart-Workflow vereinfacht das Konfigurieren eines Clusters erheblich und sorgt für Konsistenz auf allen Hosts im Cluster.

Das funktioniert mit oder auch ohne Schnellstart-Assistent am besten, wenn alle Hosts im Cluster dieselbe oder eine ähnliche Hardwarekonfiguration aufweisen. Der Workflow deutet sich Bild 1 an. Im ersten Schritt aktivieren Sie die zu konfigurierenden Cluster-Dienste, also DRS, HA oder vSAN. Der Dialog ist der gleiche wie beim manuellen Konfigurieren eines Clusters.

Schritt zwei kümmert sich dann um das Hinzufügen der Hosts. Wenig überraschend und genau wie bei der manuellen Konfiguration können Sie hierzu wahlweise die IP-Adresse oder den vollqualifizierten Domänennamen jedes Hosts eingegeben, den Sie dem Cluster hinzufügen möchten. Im Unterschied zur manuellen Konfiguration lassen sich hier aber sehr komfortabel einfach diejenigen Hosts, die noch nicht Teil des Cluster sind, aus dem Inventar auswählen.


Bild 1: Der neue Cluster-Schnellstart-Assistent vereinfacht das Einrichten und Ausführen des Clusters.

Ebenfalls mehr Komfort gegenüber der manuellen Hostaufnahme bietet das Kontrollkästchen "Gleiche Anmeldeinformationen für alle Hosts verwenden", sofern diese tatsächlich mit gleichen Anmeldeinformationen konfiguriert sind. Auf der Seite "Hostübersicht" sehen Sie schließlich alle Hosts, die Sie dem Cluster hinzufügen können, einschließlich etwaiger Warnungen. Der Cluster-Schnellstart führt nämlich auch Überprüfungen durch und gibt Empfehlungen auf Basis von Best Practices von VMware ab.

Der aufwendigste Teil der Cluster-Erstellung ist die Konfiguration des Clusters bezüglich der aktivierten Dienste, hier HA und DRS, aber auch vSAN. Alle weisen unterschiedliche Voraussetzungen insbesondere im Hinblick auf das unterliegende Netzwerk auf. So benötigt ein HA-Cluster beispielsweise redundante VMkernel-Adapter für den Dienst "Management". DRS benötigt VMkernel-Adapter für vMotion. Beide sind allerdings zum Zeitpunkt der Cluster-Erstellung häufig bereits vorhanden. VMkernel-Adapter für das Management werden schon beim Installieren von ESXi automatisch erzeugt und vMotion ist bei den meisten Anwendern schon aktiviert, bevor sie einen Cluster erstellen.

Die Managementadapter tauschen zum Beispiel Heartbeat-Signale zwischen den Hosts aus. Dazu müssen Sie unter Umständen trotzdem neue Distributed vSwitches erstellen. Dabei achtet der Cluster-Quickstart gemäß der VMware-Best-Practises auch darauf, dass VMkernel-Adapter für das Management redundant ausgelegt oder, im Fall der Koexistenz von HA und vSAN, die ebenfalls redundanten vSAN-Adapter auch für Management-Traffic zuständig sind. Die vSAN-Konfiguration ist insgesamt aufwendiger, da hier noch deutlich mehr Voraussetzungen zu prüfen sind.

Auch das Claiming lokaler Disks für vSAN ist beispielsweise Bestandteil der vSAN-Konfiguration. Allgemein ist der Cluster-Schnellstart in der Lage, den Admin durch die HA-, DRS- und vSAN-Konfiguration zu leiten, wobei vor allem die oben erwähnten Überprüfungen und Empfehlungen hilfreich sind.

Im ersten Teil des Workshops erklären wir, was vSphere 7 überhaupt unter einem Cluster versteht und wie Sie mithilfe des Schnellstart-Assistenten die Erstkonfiguration vornehmen. In der zweiten Folge schließen wir die Erstkonfiguration ab und schildern das Einrichten von vSphere High Availablity. Im dritten und letzten Teil des Workshops geht es vor allem um Failover-Kapazität und Lastausgleich mit vSphere DRS.
6.03.2023/jm/ln/Thomas Drilling

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