Virtualisierung spart Hardware und Energie
Im URZ nachgefragt
Die Universität hat auf dem Campus am Uni-Platz ein virtuelles Rechenzentrum über zwei Standorte aufgebaut. Effizienz, Flexibilität und Reaktionsfähigkeit werden durch die "Virtualisierung" gesteigert und außerdem die Ausfallsicherheit (Klima, Strom, Feuer) erheblich erhöht (www.urz.ovgu.de/services/inhalt1/virtualisierung.html). Über diese neue Dienstleistung des URZ sprach Uni-Report mit Ralf Kuhfahl, Leiter Zentrale Systeme im URZ.
Was kann man sich unter ,Virtualisierung' vorstellen?
Das URZ hat zu Beginn dieses Jahres ein Virtualisierungs-Cluster, also Rechner, Plattenspeicher und Programme, beschafft, mit dem Server virtualisiert betrieben werden können. Dabei werden die physische Hardware und das Betriebssystem entkoppelt und eine abstrakte Ebene, ein Hypervisor, eingefügt.
Für VMware entschieden
Mit dieser abstrakten Ebene können mehrere Server auf einer Hardware unabhängig voneinander arbeiten. Der Hypervisor stellt jeder virtuellen Maschine eine virtualisierte Hardware, beispielsweise CPU, RAM oder Netzwerk, zur Verfügung. Wir haben uns für den Einsatz des kommerziellen Virtualisierungssystems ,VMware' entschieden.
Welche Systeme soll/kann man virtualisieren?
Bisher wird für jede Anwendung ein realer Server bereitgestellt. Viele Server sind über weitgehende Zeitabschnitte nur sehr gering ausgelastet. Dies betrifft primär die stromintensive CPU. Aber auch die Speicherressourcen RAM und Festplatte sind für alle denkbaren Situationen mit Reserven beschafft, die in der Regel mehr als 80 Prozent ungenutzt bleiben. Diese Systeme sind ideal für eine Virtualisierung.
Dann ergeben sich also Spareffekte durch die Virtualisierung?
Durch die Virtualisierung werden mehrere Systeme auf einer Rechnerhardware betrieben. Server-Ressourcen können ohne physischen Umbau dem wechselnden Bedarf der einzelnen virtualisierten Maschinen zugeordnet werden. Damit spart man Hardware und natürlich auch erheblich Energie. Weiterhin kann man die Ausfallwahrscheinlichkeit der Systeme effektiv senken.
Mit dem Ausfall eines VMware-Servers fallen aber zehn oder gar 20 Systeme mit einem Mal aus! Was passiert bei einer derartigen Havarie?
Das Virtualisierungs-Cluster erstreckt sich über zwei Serverräume in verschiedenen Gebäuden. Die Daten werden über jeweils ein Speichersystem mit Hilfe der Software IPstore über beide Gebäude synchron gespiegelt. Auch alle VMware-Server sind auf beide Gebäude verteilt. Der Ausfall einer einzelnen Festplatte wird wie üblich durch Redundanz in den Festplatten-Systemen, RAID, abgefangen. Bei Ausfall eines gesamten Speicherbereichs in einem Gebäude wird der Datenspiegel im anderen Gebäude unmittelbar aktiviert.
Geeignete Lastoptimierung
Bei Ausfall eines VMware-Servers starten die derzeit auf dem System befindlichen virtuellen Server auf einer anderen Hardware neu. Das Gesamtsystem ist so konfiguriert, dass selbst bei Ausfall eines gesamten Gebäudes, z. B. wegen einer Störung beim Klima, das Teilsystem im anderen Gebäude die Arbeit automatisch komplett übernehmen kann.
Das hier bereitgestellte Niveau der Verfügbarkeit für virtuelle Server liegt weit höher als die erreichbare Ausfallsicherheit eines realen Einzelservers.
Gibt es bei einer so hohen Anzahl von virtuellen Servern auf einer Hardware keine Probleme durch Überlastung einzelner realer Komponenten?
Mit den Softwarekomponenten VMotion und dem Lastmanager DRS werden virtuelle Maschinen im vollen Betrieb automatisch auf andere Hardware migriert. Die RAM-Ressourcen sind hierfür hinreichend dimensioniert. Die Zusammenfassung von zukünftig Hunderten virtuellen Servern ermöglicht eine geeignete Lastoptimierung, weil nie alle Dienste zur gleichen Zeit mit maximaler Last genutzt werden.
Können auch Server der Fakultäten und anderer zentralen Einrichtungen virtualisiert und gleichzeitig dezentral administriert werden?
Das Virtualisierungs-Cluster ist so in das Universitätsdatennetz eingebunden, dass Subnetze der Fakultäten und zentralen Einrichtungen in das Cluster hineingeführt werden können. Im Cluster behalten virtualisierte Rechner die IP-Adressen der entsprechenden Einrichtungen und bleiben komplett integriert in die jeweiligen Umgebungen. Die Administration bleibt dezentralisiert und wird über eine Web-Oberfläche bzw. eine Client-Software auf dem Desktop des dezentralen Administrators transparent und wie vor Ort realisiert.
Danke für das Gespräch.