Haben Sie sich jemals gefragt, wie Unternehmen sicherstellen, dass ihre kritischen Systeme selbst bei einem Knoten-Ausfall weiterhin verfügbar bleiben? Die Antwort liegt in der Verwendung von Corosync. Als Schlüsselsoftware für die Cluster-Verwaltung spielt Corosync eine zentrale Rolle bei der Sicherstellung von Hochverfügbarkeit in Netzwerken.

Corosync synchronisiert und koordiniert die Kommunikation zwischen den Knoten eines Clusters und gewährleistet so die Betriebsbereitschaft und Datenintegrität. Dies ist von entscheidender Bedeutung für Echtzeitsysteme, bei denen jede Sekunde zählt. Unternehmen, die ihre Netzwerke mit Corosync verwalten, können beruhigt sein, dass auch bei einem Ausfall eines Knotens der Betrieb weiterhin störungsfrei fortgesetzt werden kann.

Wenn Sie mehr über die Funktionsweise und die Vorteile von Corosync erfahren möchten, sowie grundlegende Informationen zur Cluster-Verwaltung suchen, sind Sie hier genau richtig. In unserem Leitfaden erhalten Sie detaillierte Einblicke in die Installation, Konfiguration und Optimierung dieser unverzichtbaren Software.

Wichtige Erkenntnisse

• Corosync ist essenziell für die Aufrechterhaltung der Hochverfügbarkeit von Clustern.
• Die Software ermöglicht die Synchronisierung und Koordination zwischen den Knoten eines Clusters.
• Durch Corosync bleibt die Betriebsbereitschaft und Datenintegrität selbst bei Knoten-Ausfall erhalten.
• Corosync spielt eine zentrale Rolle in Echtzeitsystemen, wo jede Sekunde zählt.
• Unser Leitfaden bietet detaillierte Anweisungen zur Installation und Konfiguration von Corosync.

Einführung in die Cluster-Verwaltung

Wenn wir uns fragen: Was ist ein Cluster?, sprechen wir von einer Gruppe von Computern, die miteinander verbunden sind, um als eine Einheit zu fungieren. In der Welt der IT ist die Cluster-Verwaltung von grundlegender Bedeutung, da sie wesentliche Vorteile bietet, wie höhere Verfügbarkeit und bessere Leistung im Vergleich zu einzelnen Computern.

Ein Cluster besteht typischerweise aus mehreren Knoten, die für den Datenaustausch und die Synchronisation verantwortlich sind. Ein gutes Beispiel ist Proxmox VE, das für die Verwaltung von Clustern mindestens zwei Knoten benötigt, zusammen mit einem zusätzlichen „Quorum-Device“ zur effektiven Funktionsweise.

Bei der Cluster-Verwaltung geht es auch darum, Hardware-Redundanz zu implementieren, um tatsächliche Fehlertoleranz sicherzustellen. Techniken wie die Live-Migration von virtuellen Arbeitslasten zwischen physischen Hosts während geplanter Wartungsarbeiten sind möglich, wobei Ausfallzeiten vermieden werden. Diese High Availability (HA) minimiert Systemausfälle und gewährleistet die Geschäftskontinuität.

Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Datenreplikation, wie sie durch das Zettabyte File System (ZFS) in Proxmox VE erreicht wird. Hierbei ist es entscheidend, dass alle ZFS-Pools denselben Namen teilen, um eine erfolgreiche Datenreplikation zu gewährleisten. Die zentrale Verwaltung über eine grafische Benutzeroberfläche (GUI) vereinfacht wiederum die Administration erheblich, alle physischen Hosts und virtuellen Maschinen im Blick zu behalten.

Die Konfiguration zur Hochverfügbarkeit umfasst auch die automatische Verlagerung von virtuellen Maschinen auf einen anderen Knoten im Falle eines Knotenausfalls. Für die Einrichtung eines ZFS-Pools ist es wichtig, die Festplatten mit einer GUID-Partitionstabelle (GPT) zu initialisieren. Mit diesem Wissen und den richtigen Ressourcen wird eine Cluster-Verwaltung effizient und robust gestaltet.

Corosync und seine Hauptfunktionen

Corosync spielt eine zentrale Rolle bei der Ermöglichung der Kommunikation zwischen Knoten in einem Cluster. Es ist ein zuverlässiges Messaging-System, das eine entscheidende Rolle spielt, indem es die Datenintegrität und Synchronisation innerhalb des Clusters sicherstellt. Die Hauptfunktion von Corosync besteht darin, ein einheitliches Systembild zu gewährleisten, was für die Koordination und das Management von Ressourcen unerlässlich ist.

Die Implementierung und Nutzung von Corosync erfordert ein tiefes Verständnis seiner Funktionen und Vorteile. Von den insgesamt neun Schritten zur Erstellung eines Clusters bis hin zur Verwaltung der Ressourcen, jede Phase verlangt Präzision und Wissen. Ein Corosync-Cluster benötigt mindestens zwei Server, um eine effektive Hochverfügbarkeit zu gewährleisten. Bei der Einrichtung kann eine Floating-IP-Adresse wie 10.0.15.15.15 verwendet werden, die automatisch zwischen den Knoten verschoben wird, um Ausfallzeiten zu minimieren.

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Die Kommunikation zwischen Knoten im Cluster wird weiterhin durch regelmäßige Monitoroperationen sichergestellt, die beispielsweise alle 30 Sekunden für eine virtuelle IP-Adresse durchgeführt werden. Die Überprüfung des Nginx-Webservers erfolgt in Intervallen von 5 Sekunden, wobei ein Timeout ebenfalls nach 5 Sekunden eintritt. Diese Monitoring-Intervalle helfen, die Verfügbarkeit und Performance des Clusters zu überwachen und aufrechtzuerhalten.

Zusätzlich unterstützt Corosync verschiedene Konfigurationselemente und Ressourcen. Ein typisches Cluster-Setup könnte zwei speziell zugewiesene Ressourcen, wie „virtual_ip“ und „webserver“ enthalten, begleitet von unendlichen Kollokationsanweisungen. Der Typ der Cluster-Konfiguration kann sowohl ein Active-Passive-Cluster als auch ein Failover-Cluster sein, basierend auf spezifischen Anforderungen und Einsatzszenarien.

Die Installation von Corosync und Pacemaker auf den Nodes ist relativ geradlinig, wobei Befehle wie

benutzt werden. Die Aktivierung der Dienste geschieht ebenfalls durch spezifische Systemd-Befehle wie

,

und

.

Schlussendlich, die Wahl von Corosync für die Kommunikation zwischen Knoten innerhalb eines Clusters bietet eine skalierbare und zuverlässige Lösung, die durch strenge Monitoring-Mechanismen unterstützt wird, um eine beständige Hochverfügbarkeitsumgebung sicherzustellen.

Installation und Konfiguration von Corosync

Die Installation von Corosync erfordert eine genaue Beachtung der Systemanforderungen. Diese umfassen mindestens zwei Knoten, wie wir sie in unserem Beispiel mit Alice (IP: 192.168.1.1) und Bob (IP: 192.168.1.2) haben. Zusätzlich ist eine virtuelle IP-Adresse (192.168.1.10) erforderlich, die als Floating-IP fungiert und die Ressourcenverteilung ermöglicht.

Um die Installation zu beginnen, laden wir die neuesten Versionen von Corosync und Pacemaker über die Debian Squeeze Backports. Hierbei müssen wir die Systemanforderungen wie den `START=yes` Eintrag in der Datei `/etc/default/corosync` berücksichtigen.

Ein weiterer wichtiger Schritt in der Konfiguration ist das Generieren eines einzigartigen Authentifizierungsschlüssels mit `corosync-keygen`, der auf allen Knoten identisch sein muss. Die Netzwerkschnittstelle für die Cluster-IP wird auf eth0:0 konfiguriert. In der grundlegenden Konfiguration stellen wir Netzwerkparameter und Sicherheitsrichtlinien so ein, dass eine effektive Cluster-Kommunikation gewährleistet ist.

Essentiell für die Setup-Phase ist auch die Überprüfung, ob alle Cluster-Knoten über SSH erreichbar sind und dass statische IP-Adressen verwendet werden. Zwei redundante Kommunikationspfade pro Cluster-Knoten sind ebenso erforderlich wie die Zeitsynchronisation über einen NTP-Server, um die ordnungsgemäße Funktion des Clusters zu gewährleisten.

1. Installation der Corosync- und Pacemaker-Pakete.
2. Konfiguration der Dateien `/etc/corosync/corosync.conf` und `/etc/default/corosync.
3. Erstellung eines Authentifizierungsschlüssels mit `corosync-keygen.
4. Sicherstellung der SSH-Erreichbarkeit und statischer IP-Adressen.

Nach der Installation und grundlegenden Konfiguration überprüfen wir die laufenden Prozesse mit `ps ax | grep pacemaker`, um sicherzustellen, dass alle Komponenten korrekt funktionieren. Eine empfohlene Maßnahme für Cluster mit zwei Knoten ist die Verwendung von QDevice und QNetd zur Quorum-Entscheidung.

Die abschließende Überwachung des Cluster-Status erfolgt durch den Befehl `crm status`, der uns detaillierte Informationen über die aktiven Prozesse und Ressourcen gibt. Mit diesen grundlegenden Schritten zur Installation und Konfiguration von Corosync haben wir eine solide Grundlage geschaffen, um die Hochverfügbarkeitsfunktionen und Failover-Mechanismen in den folgenden Abschnitten zu behandeln.

Pacemaker und seine Integration mit Corosync

Pacemaker ist ein Ressourcen-Manager, der in Kombination mit Corosync verwendet wird, um Hochverfügbarkeit in Clustern zu gewährleisten. Diese Integration ermöglicht es, Ressourcen wie Webserver, Datenbanken und Dateisysteme effektiv zu verwalten und sicherzustellen, dass diese auch bei Ausfall eines Knotens verfügbar bleiben. Ein Pacemaker-Cluster kann innerhalb von Red Hat Enterprise Linux (RHEL) Versionen 7, 8 und 9 konfiguriert werden und bietet flexible Optionen zur Sicherstellung der Hochverfügbarkeit.

Bei der Nutzung eines SBD-Geräts (STONITH Block Device) wird eine empfohlene Anzahl von bis zu drei SBD-Geräten pro Pacemaker-Cluster befürwortet, um Funktionalität bei einem Ausfall sicherzustellen. Für die Konfiguration von SBD-Geräten ist mindestens eine zusätzliche virtuelle Maschine (VM) als iSCSI-Zielserver erforderlich. Die Verwendung eines freigegebenen Azure-Datenträgers für SBD-Geräte erfordert mindestens einen angehängten Datenträger an alle VMs im Cluster.

SBD-Geräte, die freigegebene Azure-Datenträger nutzen, werden ab SLES High Availability 15 SP01 unterstützt. Premium-Storage ist essenziell, insbesondere wenn zonenredundanzer Speicher (ZRS) für die Bereitstellung in Verfügbarkeitszonen empfohlen wird. Für die horizontale HANA-Skalierung mit HANA-Systemreplikation kann ein freigegebener Azure-Datenträger für SBD-Geräte in Clustern mit bis zu fünf Knoten verwendet werden.

• Die Firewall muss Port 3260 (TCP) für den iSCSI-Zielserver öffnen.
• Azure-Fence-Agent erfordert verwaltete Identitäten für alle Cluster-VMs und benötigt keine zusätzlichen VMs.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Kombination von Pacemaker und Corosync uns ermöglicht, hochverfügbare Cluster mit robusten, redundanten Mechanismen zu betreiben, was insbesondere in kritischen IT-Umgebungen unerlässlich ist.

Failover-Mechanismen und Hochverfügbarkeit

Eine der Kernaufgaben moderner Cloud- und IT-Infrastrukturen ist die Aufrechterhaltung der Hochverfügbarkeit von Diensten. Dabei spielen Failover-Mechanismen eine entscheidende Rolle. Sie ermöglichen es einem System, automatisch auf einen Reserveknoten umzuschalten, wenn der Hauptknoten ausfällt, und gewährleisten so minimale Ausfallzeiten und kontinuierlichen Betrieb.

Wie Failover funktioniert, lässt sich am besten anhand der Nutzung von Pacemaker und Corosync erklären. Die Kombination dieser beiden Tools reduziert die Reaktionszeit bei Systemausfällen auf unter 30 Sekunden. Dies ist besonders in kritischen Anwendungen wie SAP-Systemen von enormer Bedeutung. Failover ermöglicht es SAP-Systemen, bei Hardware-, Software- oder Netzwerkdienst-Ausfällen ohne wesentliche Unterbrechungen weiterzulaufen.

Studien zeigen, dass Unternehmen mit Hochverfügbarkeitsstrategien bis zu 20 % der unerwarteten Systemausfälle vermeiden können. Zudem sorgt die Implementierung von Hochverfügbarkeitslösungen für eine 90 %ige Reduktion der Ausfallzeiten. Mit Pacemaker und Corosync lässt sich hochverfügbare Cluster aufbauen, die eine Verfügbarkeit von bis zu 99,9999 % in idealen Bedingungen erreichen.

Wichtige Komponenten, die in solchen Systemen zum Einsatz kommen, umfassen:

1. DRBD V8 für Dual-Primary-Konfigurationen
2. Clustered Logical Volume Manager (CLVM) für umfangreiche Datenspeicherlösungen
3. Gluster-FS für die Spiegelung des Dateisystems und zur Vermeidung eines Single Point of Failure

Zusätzlich verwenden über 60 % der Netzwerkadministratoren Smart-Monitoring-Tools, um Hardwareausfälle proaktiv zu identifizieren und zu vermeiden.

In diesen hochverfügbaren Systemen ist es essenziell, regelmäßig Tests der Disaster-Recovery-Konzepte durchzuführen. Dies sollte die Wiederherstellung von Backups, die Überprüfung von Netzwerkverbindungen und das Testen von Failover-Prozessen einschließen. Eine erfolgreiche Backup- und Wiederherstellungsstrategie in SAP-Umgebungen sorgt für automatisierte, regelmäßige Backups aller kritischen Daten und Konfigurationen.

Schließlich ermöglichen moderne Cloud-Disaster-Recovery-Lösungen, wie jene von Amazon Web Services (AWS) und Google Cloud, flexible und skalierbare Optionen zum Schutz von SAP-Systemen. Mit automatischen Failover-Prozessen, die auf geografisch verteilten Rechenzentren basieren, wird die Verfügbarkeit der Systeme weiter erhöht.

Anpassung und Optimierung der Corosync-Konfiguration

Die Konfigurationsdatei corosync.conf verstehen ist unabdingbar für eine effektive Anpassung und Optimierung der Corosync-Konfiguration. Diese Datei bildet das Herzstück des Systems und regelt die wesentlichen Parameter für den Betrieb und die Leistung eines Clusters.

Ein entscheidender Aspekt bei der Optimierung der Leistung ist das Netzwerkmanagement. Stellen Sie sicher, dass die Netzknoten in verschieden Zonen innerhalb derselben Region verteilt sind, um eine Hochverfügbarkeit zu garantieren. Vermeiden Sie es, VMs mit einer externen IP-Adresse zu erstellen, indem Sie „publicIP: No“ in den VM-Einstellungen verwenden.

Ein weiterer wichtiger Punkt ist die Anpassung der Kommunikationsprotokolle und die Verwaltung der Netzwerktopologien in der Konfigurationsdatei corosync.conf verstehen. Dazu gehört auch, dass Knotennamen zonenübergreifend aufgelöst werden müssen, was eine Anpassung der Variable „vmDnsSetting“ in den Projektmetadaten erfordert.

Um die Cluster-Performance weiter zu verbessern, sollten Sie Lasten innerhalb des Clusters effizient balancieren. Linux-Cluster, wie Hochverfügbarkeitscluster mit Pacemaker und Corosync, erfordern spezifische Funktionen wie den automatischen Neustart fehlgeschlagener Instanzen. Es ist ratsam, ein NAT-Gateway zu implementieren, um den externen Zugriff zu steuern und eine versehentliche Veröffentlichung der VM-Instanzen im Internet zu verhindern.

Für eine umfassende Optimierung ist die Einrichtung von Subnetzwerken mit IP-Adressbereichen im CIDR-Format erforderlich. Ein Beispiel dafür ist „10.1.0.0/24“. Des Weiteren sollte eine NFS-Dateispeicherlösung für die Cluster-Konfiguration eingerichtet werden. Pacemaker und der STONITH-Fencing-Mechanismus sind entscheidende Komponenten zur Sicherung der Cluster-Funktionalität.

Langfristig müssen Strategien wie die Anpassung der Clusterparameter und die Skalierung der Ressourcen implementiert werden. Tools und Benchmarks wie sysctl, iperf oder bonnie++ sind für das Tuning der Leistung unverzichtbar. Sicherheit durch Firewalls, Verschlüsselung und Authentifizierung ist unbedingt notwendig, um den Cluster-Komponenten Schutz zu bieten.

Beispiele und Anwendungsfälle

In dieser Sektion stellen wir Ihnen einige überzeugende Beispiele und Anwendungsfälle vor, in denen Corosync und Pacemaker eine essentielle Rolle spielen. Beginnen wir mit der Verwaltung von Datenbanken in Hochverfügbarkeitsumgebungen. Mit Pacemaker und Corosync können Administratoren eine nahtlose Failover-Lösung implementieren, was zu minimalen Ausfallzeiten bei Hardware- und Softwarefehlern führt. Solche Konfigurationen ermöglichen eine fortlaufende Datenverfügbarkeit und gewährleisten Geschäftskontinuität.

Ein typisches Beispiel ist die Implementierung von Fehlertoleranz in kritischen Infrastrukturen. Angenommen, wir haben ein Cluster bestehend aus 2 Knoten: z1.example.com und z2.example.com. Die Installation der erforderlichen Cluster-Software, einschließlich Pacemaker, cman und pcs, kann durch den einfachen Befehl

durchgeführt werden. Dadurch lässt sich eine robuste Umgebung schaffen, in der Dienste sofort auf einen anderen Knoten umschalten, falls einer der Knoten ausfällt.

Die Verbesserung der Datenkohärenz in verteilten Systemen ist ein weiterer wichtiger Punkt. Der Einsatz von Corosync in Kombination mit Pacemaker stellt sicher, dass alle Knoten innerhalb eines Clusters konsistente Daten aufrechterhalten. Beispielsweise könnten Administratoren den Start von Corosync durch den Befehl

verhindern und den Cluster anschließend mit

konfigurieren. Diese Konfigurationen stellen die Datenkohärenz sicher und reduzieren das Risiko von Dateninkonsistenzen.

Abschließend verdeutlicht der Befehl

, wie einfach die Authentifizierung für die Benutzer-ID hacluster für beide Knoten in einem Cluster erfolgen kann. Mit solch präzisen Schritten erzielen wir nicht nur eine verbesserte Performance, sondern auch eine erhöhte Ausfallsicherheit. Die aktuellen Cluster-Statusinformationen lassen sich durch den Befehl

abfragen. Hier sieht man Details wie die letzte Aktualisierung und die Cluster-Versionsnummer, was uns hilft, den Zustand des Clusters jederzeit im Blick zu behalten.

Fazit

In dieser Zusammenfassung haben wir gesehen, dass Corosync eine entscheidende Rolle im Cluster-Management spielt, insbesondere für die Sicherstellung der Hochverfügbarkeit und Effizienz in serverbasierten Umgebungen. Die Installation und Konfiguration des Corosync-Clusters wird durch Pacemaker optimiert, wodurch eine reibungslose Integration und nahtlose Ressourcenzuweisung gewährleistet werden kann.

Wie bereits diskutiert, ist die Anpassung und Optimierung der Corosync-Konfiguration wichtig, um die spezifischen Bedürfnisse jeder Infrastruktur zu erfüllen. Die Failover-Mechanismen und Hochverfügbarkeitsfunktionen von Corosync sind besonders wertvoll für Umgebungen, die eine nahezu unterbrechungsfreie Betriebszeit erfordern. Dies wird durch den Einsatz von Technologien wie CGroups v2, die nun in Ubuntu 21.10 standardisiert sind, noch verstärkt.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die kürzlich vorgenommenen Updates und Verbesserungen bei OpenLDAP, PHP, KVM, und der Linux-HA-Stack, wie sie in Ubuntu 21.10 eingeführt wurden, die Relevanz und anhaltende Entwicklung von Corosync und seiner Umgebung betont. Angesichts der zunehmenden Notwendigkeit, unternehmenswichtige Dienste stets verfügbar zu halten, bieten die Anwendungs- und Beispielszenarien in diesem Artikel eine realistische Sicht auf die praktische Umsetzung und die Vorteile von Corosync im Cluster-Management.

Unsere Schlussfolgerungen zeigen klar, dass die kontinuierliche Weiterentwicklung und Anpassung an die neuesten Industriestandards, wie der Wechsel von iptables zu nftables und die erweiterten Sicherheitsfunktionen, Corosync zu einem unverzichtbaren Werkzeug in modernen IT-Infrastrukturen machen. Die Hauptbotschaft ist, dass die Investition in die richtige Cluster-Management-Software und deren regelmäßige Aktualisierung den Schlüssel zu einer stabilen und effizienten Serverumgebung darstellt.

• Über den Autor
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Mark Hirtenmacher

Mark ist technischer Redakteur und schreibt bevorzugt über Linux- und Windows-Themen.

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