Одно из достоинств Windows Server 2008 — высокая отказоустойчивость системы. Если говорить более конкретно, реализованные в системе Microsoft Windows Server 2008 средства создания отказоустойчивых кластеров обеспечивают поддержку более широкого набора аппаратных компонентов, модель единого кворума, способного функционировать в четырех режимах, а также упрощенный процесс создания кластеров.

К числу других модификаций Server 2008, повышающих эффективность средств отказоустойчивости кластеров, относятся гибкость настройки, допускающая более длительные задержки между расположенными в разных местах серверами, чем задержки, считающиеся приемлемыми при передаче сигналов подтверждения соединения heartbeats, а также средства мультисайтовой кластеризации, которые позволяют кластеру иметь IP-адреса в нескольких подсетях и, следовательно, на различных сайтах. Кроме того, средства отказоустойчивой кластеризации обеспечивают более высокий уровень масштабируемости, поскольку дают возможность использовать 16-узловые кластеры в 64-разрядной архитектуре. Для сравнения: в системах Server 2003 (и в 32-разрядной Server 2008) допускаются кластеры не более чем из 8 узлов. Я коснусь некоторых из этих нововведений, описывая основные усовершенствования средств отказоустойчивой кластеризации Server 2008.

Поддержка аппаратных компонентов

В свое время разработчики Windows Server 2003 подготовили специальный список аппаратных компонентов, сертифицированных для работы в кластерных конфигурациях. Пользователям системы Server 2008 приходится покупать компоненты с сертификатом, имеющим соответствующий логотип, а потом осуществлять процесс проверки кластера, дабы удостовериться, что данная конфигурация поддерживается. Если ваша конфигурация проходит тест проверки, это означает, что Microsoft поддерживает такой кластер. Процесс проверки можно выполнять и на настроенном кластере; таким образом выявляются проблемы, которые могут привести к отказу кластера.

Процесс проверки кластера не относится к числу новинок. Когда-то он именовался ClusPrep, и данное решение можно было загрузить с Web-узла Microsoft. В версии 2.0 ClusPrep подвергся модификации, и эта версия включена в комплект поставки Windows Server 2008. В процесс проверки кластера входят четыре типа тестов. Это тесты Inventory, Network, Storage и System Configuration.

Inventory. В ходе теста Inventory собираются следующие данные: сведения о системе BIOS, переменных окружения, о системе хранения данных Fibre Channel, об интерфейсе Serial Attached SCSI (SAS), о хост-адаптерах шины Host Bus Adapters (HBA), хост-адаптерах шины iSCSI, о памяти, операционной системе, об устройствах Plug-and-Play (PnP), о выполняемых процессах, службах, обновлениях программных средств, системных и неподписанных драйверах, а также общая информация о системе (такая, как модель компьютера или домен).

Network. В ходе теста Network проверяется сетевая конфигурация кластера. Затем проверяются сведения по адаптерам, касающиеся IP-адресации и подсетей, а также IP-конфигурация; это позволяет удостовериться в том, что адреса являются уникальными, что к одной подсети подключено не более одного адаптера, что шлюз по умолчанию настроен для работы с одним адаптером и что не существует дублирующих MAC-адресов (последнее обстоятельство важно в ситуациях, когда используются виртуальные машины). Проверяются сетевые каналы связи между узлами, а также правила брандмауэра, с тем чтобы обеспечить бесперебойное взаимодействие между компонентами кластера.

Storage. В ходе этого испытания составляется перечень всех дисков, в первую очередь — совместно используемых, которые видимы из всех узлов. После этого совместно используемые диски проверяются на пригодность к применению в отказоустойчивых конфигурациях; помимо прочего, проверяется способность этих дисков сохранять целостность данных.

System Configuration. В ходе этого теста проверяется корректность настройки службы Active Directory (AD), а также принадлежность всех узлов к одному домену (а в идеале и к одной организационной единице, OU), что важно для организации корректного применения групповых политик. Отметим, что принадлежность к одной OU не является обязательной; при несоблюдении этого условия всего лишь генерируется предупреждение. Также необязательна и принадлежность узлов к одной и той же подсети либо к одному сайту AD. Наряду с этим в ходе теста System Configuration проверяется, все ли драйверы подписаны и установлены ли на серверах операционные системы одной версии, пакеты обновлений и обновления программных средств. Система удостоверяется, что выполняются все необходимые службы кластеров (такие, как RpcSs, Remote Registry, LanmanServer, WinMgmt). Наконец, все узлы проверяются на использование одной и той же архитектуры, что является обязательным для компонентов кластера.

Процесс проверки кластера запускается из оснастки Failover Cluster Management консоли Microsoft Management Console (MMC). Выберите действие Validate a Configuration, введите имена узлов, которые войдут в состав кластера, и укажите тесты, которые необходимо выполнить. На экране 1 показано, как выполняются тесты проверки кластера. По завершении испытаний на экране отображается сводка с указанием состояния каждого теста. Области, требующие внимания, а также компоненты, неспособные функционировать в кластерной конфигурации, выделяются цветом. Для получения более подробного отчета нужно нажать кнопку View Report или перейти в папку \%windir%ClusterReports.

Проверка конфигурации кластера

Чтобы клиенты Microsoft не тратили средств на приобретение и установку неподходящих компонентов, корпорация разработала программу Failover Cluster Configuration Program (FCCP). Эта программа позволяет определять, какие компоненты пригодны для работы в кластерной конфигурации. Со списком кластерных конфигураций, уже проверенных специалистами компании Microsoft и ее партнеров, можно познакомиться на Web-узле Microsoft Windows Server Cluster Solutions.

В числе других фундаментальных изменений, которые касаются поддерживаемых системой Server 2008 компонентов, следует отметить SCSI и iSCSI. Проблема сбросов шины SCSI, которая была настоящим бичом версии Server 2003, решена; однако пользователи пакета Server 2008 по-прежнему должны быть настороже, ведь новая версия поддерживает другие средства хранения данных. Параллельный интерфейс SCSI с его ограничениями на длину кабеля и проблемами переходников теперь не поддерживается; ему на смену пришли технологии Fibre Channel, SAS и iSCSI. Если вы работаете с интерфейсом iSCSI, следует использовать отдельную сеть для обмена данными с сетью хранения данных iSCSI; таким образом вы устраните конфликты за полосу пропускания между обращениями к хранимым данным и другими компонентами взаимодействия клиент-кластер. Кроме того, следует позаботиться о том, чтобы средства хранения данных поддерживали стандарт SCSI-3, и прежде всего — итерацию SPC-3, которая документирует фиксированное распределение.

Модель кворума

Концепция кворума имеет большое значение для отказоустойчивости кластеров. Она обеспечивает единообразное представление о кластере в тех случаях, когда сохраняется его неделимость, а также когда узлы кластера дробятся на разделы (т. е. кластер делится на несколько групп узлов, неспособных взаимодействовать друг с другом). Благодаря кворуму ту или иную службу может предоставлять только один раздел кластера. Если одна и та же служба предоставляется несколькими разделами кластера, вероятно возникновение ошибки.

В версии Server 2008 допускается функционирование лишь одной модели кворума, тогда как в Server 2003 таких моделей было несколько. Реализованная в Server 2008 модель Majority Quorum Model может функционировать в одном из четырех режимов в зависимости от того, как размещаются имеющиеся голоса. Перечислим упомянутые выше четыре режима. Это Node Majority, Node and Disk Majority, Node and File Share Majority и No Majority: Disk Only.

Голос могут иметь следующие компоненты кластеров Server 2008:

  • узлы кластера;
  • общие диски (известные также как диски-свидетели);
  • общие папки-свидетели, т. е. обычные общие папки на серверах Server 2008 или Server 2003, не являющихся частью кластера.

Кластер не может одновременно иметь и диск-свидетель, и общую папку-свидетель; эти элементы исключают друг друга. Как я уже говорил, режим, используемый кворумом, зависит от способа распределения пользователем имеющихся голосов. Каждый режим кворума поддерживает отличное от других составляющее кворум сочетание узлов и дисков или комбинаций общих папок-свидетелей. Как показано на рисунке, раздел кластера может иметь кворум лишь тогда, когда на этот раздел приходится более половины числа голосов.

Определение режима кворума

Node Majority. Данный режим назначает голоса только узлам кластера. Это значит, что, если кластер дробится на разделы, раздел может предоставлять службы лишь в том случае, если получает более половины общего числа голосов. Так, если разделяется кластер из пяти узлов, составлять кворум, а значит, и предоставлять службы может лишь раздел с тремя узлами. Режим Node Majority дает наилучшие результаты и рекомендуется для применения в кластерах с нечетным числом узлов. Если количество узлов четное, например при наличии четырех узлов, для кворума необходимо три узла. Если в ситуациях такого типа два узла расположены в одном месте и два узла — в другом и если по какой-то причине взаимодействие между местами расположения узлов невозможно, ни одно из этих мест не будет иметь достаточного числа узлов для формирования кворума, и кластер не сможет предоставлять службы. При наличии нечетного числа узлов — скажем, пяти — одно место будет иметь три узла, а второе — два узла. То место, где размещаются три узла, сможет сформировать кворум и продолжать предоставлять службы. В ситуациях с четным числом узлов разумнее использовать режимы с дисками-свидетелями и общими папками-свидетелями.

Node and Disk Majority. В этом режиме голос имеет каждый узел, а также общий диск, именуемый диском-свидетелем. Режим предпочтителен в ситуациях с четным числом узлов при наличии общих ресурсов хранения данных. Предположим, у нас имеется четыре узла, которые разделены на две равные группы. Только один из разделов может владеть диском-свидетелем и получить вследствие этого дополнительный голос. Следовательно, раздел, владеющий диском-свидетелем, может сформировать кворум и предоставлять службы.

Диск-свидетель должен быть базовым диском с одним томом, иметь объем не менее 512 Мбайт и быть отформатированным по NTFS. Этому диску должен быть присвоен отдельный номер логического устройства, и он не требует буквенного обозначения. Диск-свидетель и хранящиеся на нем данные не следует подвергать проверкам на наличие вирусов.

Node and File Share Majority. Этот режим функционирует точно так же, как и режим Node and Disk Majority, с одним исключением: диск-свидетель в нем заменяется общей папкой. Режим Node and File Share Majority рекомендуется использовать в ситуациях, когда имеется четное число узлов и отсутствуют общие средства хранения данных.

Общая папка должна размещаться на файловом сервере Server 2008 или Server 2003, который не является частью кластера, и данная папка в нем играет роль общей папки-свидетеля (она может располагаться в другом кластере). Кроме того, эта общая папка должна размещаться на сервере, входящем в тот же лес Active Directory (AD), что и обслуживаемый папкой кластер. Возлагаемые на общую папку задачи должны ограничиваться исключительно задачами общей папки-свидетеля. Если кластер является многосайтовым, общая папка в идеале должна размещаться на отдельном сайте, где не представлены узлы кластера; тогда она будет обладать дополнительной устойчивостью в случае отказа сайта. Наконец, общая папка не должна быть частью пространства имен DFS.

No Majority: Disk Only. В этом режиме голос имеет только общий диск (т. е. диск-свидетель). Узлы подобны европейцам с «зеленой картой»: голосов они не имеют. Кластер имеет кворум до тех пор, пока в нем присутствует диск-свидетель. Если кластер разделяется на части, кворум может формировать раздел, владеющий диском-свидетелем. Очевидная слабость этого режима в том, что диск-свидетель является единственной точкой отказа. При отсутствии диска-свидетеля кластер не может формировать кворум и предоставлять службы. В таблице представлены рекомендации, касающиеся того, какой из четырех режимов следует применять в тех или иных случаях. Отметим, что использование режима Disk Only не рекомендуется.

Рекомендованные режимы кворума для различных кластеров

Формирование кластера

Чтобы создать кластер в системе Server 2008, откройте оснастку Failover Cluster Management консоли MMC, выделите пункт Create a Cluster, введите имя кластера и укажите в мастере, какие узлы будут входить в состав кластера. Мастер проверит среду и выберет оптимальный режим кворума, а также ресурсы, которые вам потребуются. Процесс формирования кластера отличается от процесса, реализованного в версии Server 2003, тем, что в более новой версии он выполняется однократно, а настройка всех узлов кластера осуществляется средствами мастера.

Средства кластеризации Server 2008 полностью совместимы с протоколами IPv6 и DHCP; единственное неудобство состоит в том, что, если сетевые адаптеры настроены для использования статического IP, система предложит ввести IP-адрес для кластера. Если статические IP-адреса используются для узлов кластера, необходимо указать IP-адрес, как показано на экране 2.

Создание кластера Windows Server 2008

В процессе формирования кластера настраиваются все узлы кластера и автоматически выбираются оптимальные параметры для кворума и конфигурации кластера (в зависимости от наличия общих средств хранения данных и от конфигурации узлов). Если для работы требуется диск-свидетель, для выполнения этой роли выбирается наименьший диск (но он должен вмещать не менее 512 Мбайт данных). Все остальные общие хранилища данных помещаются в область доступных для хранения данных и могут быть использованы ресурсами кластера (в этом состоит отличие от процесса кластеризации, реализованного в версии Server 2003).

По завершении формирования кластера на консоли MMC отображается сводка, где показаны узлы кластера, режим кворума, а также диск, выполняющий функцию диска-свидетеля (если таковой используется). Кроме того, мастер формирует отчет CreateCluster.mhtml и помещает его в папку \%windir%ClusterReports. Как и при проверке кластера, вы можете познакомиться с дополнительными деталями процесса создания кластера, нажав кнопку View Report. Кстати, в процессе создания кластера нет необходимости добавлять все нужные узлы; операцию добавления узлов можно выполнить и позже.

Имейте в виду, что мастер формирования кластеров может осуществлять описанные выше действия, но не более того. Если, к примеру, вы имеете конфигурацию с четным числом узлов, но не имеете общих хранилищ данных, мастер не сможет автоматически назначить общую папку и выбрать режим Node and File Share Majority. Вместо этого оснастка Failover Cluster Management консоли Microsoft Management Console (MMC) сгенерирует предупреждение в области кворума, извещающее о том, что конфигурация не является оптимальной и что вам следует изменить ее. Процесс изменения кворума довольно прост. Чтобы настроить общую папку-свидетель, пользователю достаточно указать, какую общую папку следует использовать (администратор должен иметь полный контроль над этой папкой); обо всем остальном позаботится мастер кворумов.

Windows Server 2008 и кластеры Server 2008

В версии Server 2008 средства отказоустойчивых кластеров были, в сущности, написаны заново — они должны были вписаться в усовершенствования новой серверной операционной системы, касающиеся высокого уровня готовности. К сожалению, эти изменения в архитектуре означают, что кластеры Server 2008 и Server 2003 несовместимы с точки зрения управления или сосуществования. Инструментальные средства управления кластерами Server 2008 не могут применяться к кластерам Server 2003 и наоборот.

Проблемы возникают даже при переходе от среды Server 2003 к среде Server 2008. Возможность «покомпонентного» обновления исключается, поскольку внутри кластера не допускается сосуществование узлов Server 2008 и 2003. Вместо этого приходится создавать новый кластер с узлами Server 2008, а затем с помощью мастера Migration wizard оснастки Failover Cluster Management консоли MMC, которая входит в состав системы Server 2008, переводить ресурсы из среды Server 2003.

При отсутствии избыточных аппаратных компонентов для создания нового кластера Server 2008 необходимо удалить серверы из существующего кластера Server 2003, установить на этих серверах систему Server 2008, создать новый кластер и перевести на него требуемые ресурсы. Затем можно установить систему Server 2008 на остальных узлах Server 2003 и добавить их к кластеру Server 2008. Недостаток этого подхода состоит в том, что в то время, когда вы переводите в новый кластер необходимые ресурсы, оба кластера будут функционировать с сокращенным числом узлов, а это может привести к снижению производительности и повысить опасность отказа.

Усовершенствованные средства кластеризации

В среде Server 2008 легче планировать создание отказоустойчивых кластеров, эти кластеры легче формировать и ими легче управлять, нежели в среде Server 2003.

Версия Server 2008 предусматривает возможность использования большего числа аппаратных компонентов при создании кластеров, и в ней реализовано несколько режимов кворума, что обеспечивает более гибкую настройку. Внесенные в версию Server 2008 усовершенствования в области высокого уровня отказоустойчивости могут поставить себе на службу даже те организации, в штате которых нет групп сотрудников, специализирующихся на работе с кластерами. Кроме того, благодаря многосайтовым возможностям Server 2008 кластеризация представляется привлекательным решением проблемы восстановления после сбоя. Более подробные сведения о создании и проверке отказоустойчивых кластеров Server 2008, включая несколько видеоматериалов с практическими советами, можно получить на Web-сайте SavillTech video.

Джон Сэвилл (jsavill@windowsitpro.com) — директор по технической инфраструктуре компании Geniant, имеет сертификаты CISSP, Security and Messaging MCSE для Windows Server 2003 и звание MVP

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями

Купить номер с этой статьей в PDF