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Cluster Shared Volumes (CSV) vs. Reguläre Clustervolumes

#1
15-11-2021, 05:55
Weißt du, als ich anfing, mit Failover-Clustern zu experimentieren, während ich in meinen frühen Tagen die Server für diesen kleinen MSP Probleme behoben habe, erinnere ich mich, dass ich mir den Kopf zerbrach, ob ich CSV oder einfach bei den alten regulären Cluster-Volumes bleiben sollte. Es ist eine dieser Entscheidungen, die darüber entscheiden können, wie reibungslos dein Setup läuft, besonders wenn du mit Hyper-V-VMs oder anderen Anforderungen an gemeinsamen Speicher zu tun hast. Lass mich dir erzählen, was ich im Laufe der Jahre gelernt habe, denn ehrlich gesagt habe ich beides in Produktionsumgebungen implementiert und die Kopfschmerzen und die Erfolge hautnah miterlebt.

Beginnen wir mit den Grundlagen, wie sie sich in der Praxis unterscheiden. Reguläre Cluster-Volumes sind das, worauf du zurückgreifst, wenn du es einfach halten oder mit älterer Hardware arbeiten möchtest. Es handelt sich im Grunde genommen um gemeinsam genutzte Festplatten, die jeweils von einem Knoten besessen werden. Wenn ein Failover passiert, muss der Cluster-Dienst das Eigentum vom aktiven Knoten abziehen und an einen anderen übergeben. Ich mag, dass es unkompliziert ist; du brauchst nicht überall ausgefallene Funktionen. Wenn du in einem Setup bist, in dem nur ein Server zu einem bestimmten Zeitpunkt auf die Daten zugreifen muss, wie vielleicht bei einem einfachen Datei-Server-Cluster, hält es die Ressourcennutzung gering. Keine zusätzlichen Koordinationsschichten zwischen den Knoten, was bedeutet, dass die Wahrscheinlichkeit, dass während der Hauptnutzungszeiten ein seltsames Synchronisationsproblem auftritt, geringer ist. Und die Einrichtung? Ein Kinderspiel, wenn du es schon einmal gemacht hast - du präsentierst einfach das LUN von deinem SAN oder welchem Speicher auch immer du verwendest, fügst es als Cluster-Ressource hinzu, und das war's. Ich habe Cluster jahrelang reibungslos mit regulären Volumes betrieben, ohne auch nur ein einziges Problem, besonders in Umgebungen, wo das Budget knapp ist und du dir ein Upgrade des Betriebssystems oder des Speicherarrays noch nicht leisten kannst.

Aber hier wird es kompliziert für mich - Failover mit regulären Volumes können spürbare Ausfallzeiten verursachen. Denk mal darüber nach: Die Eigentumsübertragung ist nicht sofort. Nach meiner Erfahrung, wenn dein Cluster unter Last steht, sagen wir während eines Backup-Fensters oder bei starkem I/O von Anwendungen, kannst du Sekunden oder sogar Minuten der Pause sehen, während sich alles neu sortiert. Ich hatte einmal einen Kunden, dessen Datenbank-Cluster für eine gefühlte Ewigkeit ausfiel, weil das Quorum während eines Neustarts eines Knotens durcheinander geriet, und mit regulären Volumes musste das gesamte Volume frisch online geschaltet werden für den neuen Eigentümer. Es war nicht katastrophal, aber es ließ mich schwören, sie für alles, was kritisch ist, zu meiden. Außerdem, wenn du mehrere Knoten hast, die auf die Daten zugreifen sollen, ohne vollen Zugriff zu haben, musst du dich mit iSCSI-Initatoren oder dem manuellen Einbinden von Freigaben herumschlagen, was nur zusätzlichen administrativen Aufwand verursacht. Ich meine, wer möchte sich in jeden Knoten einzuloggen, um Berechtigungen anzupassen oder Dateien zu scannen? Es ist machbar, aber es fühlt sich klobig an, nachdem du etwas Besseres kennengelernt hast.

Jetzt, wenn ich das zu CSV umdrehe, ist es, als ob die Clusterwelt aufgerüstet wurde. Mit CSV kann jeder Knoten im Cluster gleichzeitig auf dasselbe Volume lesen und schreiben - es ist gemeinsam genutzter Zugriff ohne das Drama des exklusiven Eigentums. Ich erinnere mich, dass ich dies zum ersten Mal in einem 2012 R2-Cluster für die Hostingfirma eines Freundes implementiert habe, und es war ein Wendepunkt für deren VM-Speicher. Kein Warten mehr auf Failover, um Festplatten zu verschieben; Live-Migrationen erfolgen nahtlos, weil alle Knoten das Volume bereits sehen. Du richtest es einmal über den Failover-Cluster-Manager ein, formatierst es als NTFS oder ReFS, und boom - es ist clusterweit eingebunden. Der direkte I/O-Pfad für VMs? Riesen Erfolg. In Hyper-V leben deine virtuellen Festplatten direkt dort, und da mehrere Hosts darauf zugreifen können, ohne jedes Mal Umleitungen koordinieren zu müssen, bleibt die Leistung auch während Migrationen oder Wartungsarbeiten flott.

Ich muss sagen, die Verwaltung von CSV hat mir so viel Zeit gespart. Du musst dich nicht mehr mit diesen pro-Knoten-Initatoren herumschlagen; der Cluster übernimmt die Koordination über die CSVFS-Schicht. Wenn du SQL oder irgendetwas ausführen, das gemeinsamen Zugriff benötigt, ist das eine Erleichterung. Ich habe es in Setups verwendet, in denen wir Dateifreigaben hatten, auf die mehrere Dienste zugreifen, und die Koordinierung von Sperren ist viel einfacher, weil der Cluster alles schlichten kann. Die BitLocker-Integration ist ebenfalls solide - wenn du Verschlüsselung auf dem Volume benötigst, funktioniert es, ohne dich zu zwingen, Drittanbieter-Tools zu verwenden, die möglicherweise nicht gut harmonieren. Und die Skalierbarkeit? Du kannst das Volume online erweitern und Knoten hinzufügen, ohne alles neu zuzuordnen. In einem Projekt, das ich letztes Jahr gemacht habe, haben wir von drei Knoten auf fünf erweitert, und CSV ließ uns die neuen Knoten einfach online bringen und auf das vorhandene Volume verweisen - keine Re-Konfigurations-Albträume.

Das gesagt, CSV ist nicht ohne seine Eigenheiten, und ich bin über einige gestolpert, die mich zum Nachdenken gebracht haben. Zum einen ist es wählerisch in Bezug auf deine Umgebung. Du benötigst Server 2008 R2 oder neuer, und wenn dein Speicher nicht in Ordnung ist - zum Beispiel wenn du DAS anstelle von echtem gemeinsam genutztem Speicher verwendest - kann das zu seltsamen Umleitungsverhalten führen, bei dem I/O durch den koordinierenden Knoten tunnelt wird. Dieser koordinierende Knoten ist im Grunde der Verkehrspolizist für das Volume, also wenn es ausfällt oder überlastet wird, kannst du möglicherweise Latenzspitzen auf der ganzen Linie sehen. Ich hatte damit einmal in einem Testlabor zu kämpfen, als unser iSCSI-Ziel während eines Stresstests ausfiel, und plötzlich wurden alle Schreibvorgänge über einen Knoten geleitet, was den Durchsatz für alle ruinierte. Es ist nicht katastrophal, aber es bedeutet, dass du diesen Koordinator genau überwachen musst - vielleicht sogar etwas Failover-Logik skripten, wenn deine Arbeitslast schreibintensiv ist.

Ein weiteres Ding, das mich bei CSV stört, ist das Potenzial für komplexere Fehlersuche. Wenn etwas schiefgeht, wie z.B. ein Fehlschlag bei einem Metadaten-Update, musst du in die Ereignisprotokolle nach CSV-spezifischen Fehlern suchen, die reguläre Volumes nicht erzeugen. Ich habe schon Nächte damit verbracht, diese zu durchforsten und zu überlegen, ob es ein Treiberproblem oder ein Netzwerkproblem zwischen den Knoten ist. Reguläre Volumes halten es einfacher: Wenn die Festplatte offline ist, weißt du, dass es ein grundlegendes Konnektivitätsproblem gibt. Mit CSV könnte es der Umleitungs-Cache oder ODX-Copy-Offload sein, das nicht richtig funktioniert. Und während CSV ReFS für bessere Resilienz unterstützt, lieben nicht alle deine Anwendungen es noch - einige legacy Anwendungen, mit denen ich zu tun hatte, bevorzugen immer noch NTFS, und sie zu mischen, kann Backups oder Snapshots komplizieren.

In Bezug auf die Leistung habe ich gemischte Ergebnisse gesehen. In leseschweren Szenarien, wie beim Bereitstellen von VM-Konfigurationen oder statischen Dateien, glänzt CSV, weil direkter Zugang niedrigen Overhead bedeutet. Aber bei intensiven Schreibmustern kann die Koordinationsschicht ein bisschen mehr Geplapper hinzufügen - nichts Gefährliches, aber wenn du gegen ein nicht-clustered Setup benchmarkst, wird es offensichtlich. Ich habe das mit einigen IOMeter-Läufen auf einem 2019-Cluster getestet, und reguläre Volumes lagen bei rohen sequenziellen Schreibvorgängen um etwa 10% vorne, während CSV bei gleichzeitigen Zugriffstests besser abschneidet. Es hängt davon ab, was du tust, weißt du? Wenn dein Cluster größtenteils untätig oder ausgeglichen ist, überwiegt die Flexibilität von CSV. Aber wenn du bei der Hardware den Gürtel enger schnallst, könnte regulär effizienter erscheinen, da es die zusätzlichen CSV-Komponenten, die deine OS-Ressourcen belasten, nicht benötigt.

Lass uns über die praktische Anwendung sprechen, denn dort wird es ernst. Angenommen, du baust einen Cluster für ein kleines Unternehmen mit ein paar VMs - vielleicht Exchange und einige Domänencontroller. Mit regulären Volumes würde ich die VMs auf separaten Festplatten pro Rolle parken, um Failover-Konkurrenz zu vermeiden, aber das bedeutet mehr Speichermöglichkeiten und potenzielle einzelne Fehlerszenarien, wenn ein LUN ausfällt. CSV ermöglicht es dir, alles in ein oder zwei Volumes zu konsolidieren, was das Verwalten von Quotas oder Defragmentierung ohne das Herunterfahren von Knoten erleichtert. Ich habe das für einen Einzelhandelskunden während der Black Friday-Vorbereitungen gemacht, und als wir ein VM mitten im Dienst migrieren mussten, machte CSV es für die Benutzer unsichtbar - null Ausfallzeiten, was den Chef sehr beeindruckte. Auf der anderen Seite, wenn du in einem hybriden Setup bist, bei dem einige nicht-clustered Server Zugriff benötigen, integrieren sich reguläre Volumes reibungsloser, da du die Festplatte einfach traditionell ohne Clusterbeteiligung zuordnen kannst.

Die Kosten sind ein weiterer Aspekt, den ich immer in Betracht ziehe, wenn ich Leuten wie dir Ratschläge gebe. CSV fügt keine direkten Lizenzgebühren hinzu, aber es drängt dich zu neueren Windows-Versionen, was bedeuten könnte, dass du CALs oder Hardware aufrüsten musst, um Funktionen wie SMB 3.0 für verbesserte Netzwerke zu unterstützen. Reguläre Volumes lassen dich auf älterer Hardware weitermachen - ich habe immer noch einen 2008-Cluster im Einsatz, der sie verwendet, und er ist so stabil, wie man es sich wünschen kann, obwohl ich nie einen neuen Build wie diesen genehmigen würde. Wartungsskripte sind ebenfalls einfacher; PowerShell-Cmdlets für reguläre Festplatten sind einfach, während CSV eine eigene Reihe für Dinge wie Reservierungsverwaltung hat. Wenn du Automatisierungen skriptest, fand ich die APIs von CSV leistungsfähiger, aber anfangs schwieriger zu erlernen.

Ein weiterer Vorteil von CSV, den ich nicht übersehen kann, ist, wie es mit moderner Speichertechnologie funktioniert. Wenn du SMB-Freigaben über konvergente Infrastruktur oder sogar cloudgestützten Speicher hast, integriert sich CSVFS nahtlos, sodass direkter Zugriff ohne das alte Ping-Pong des Eigentums möglich ist. Ich habe an einem Setup gearbeitet, das mit Azure Stack HCI integriert ist, und CSV machte das Hybride wie einheimisch - Knoten konnten Daten von lokalen Volumes oder vom Cloud-gestreckten Speicher abrufen, ohne alles neu zuzuordnen. Reguläre Volumes? Sie würden dich zu manuellen Einbindungen oder VPN-Tunneln zwingen, was nur die DR-Planung kompliziert. Aber wenn deine Umgebung luftdicht oder super-sicher ist, könnte der zusätzliche Netzwerkverkehr durch CSV-Umleitungen bei deinem Sicherheitsteam auf Fragen stoßen - ich musste das in Audits rechtfertigen.

Wenn ich über die Nachteile nachdenke, kann CSV für kleine Cluster übertrieben sein. Wenn du nur zwei Knoten und leichte Arbeitslasten hast, ist die zusätzliche Komplexität den Aufwand nicht wert - reguläre Volumes halten deinen Ressourcenbedarf klein und deine Lernkurve flach. Ich habe gesehen, dass Administratoren bei ihnen bleiben, um eine Anbieterbindung zu vermeiden; einige Speicherarrays haben Eigenheiten mit CSV, die Firmware-Updates erfordern, während reguläre Festplatten agnostischer sind. Und die Wiederherstellung? Bei einem Notfall ist es einfach, ein reguläres Volume eigenständig online zu bringen - du musst es nur an einen einzelnen Server anschließen. CSV verlangt den gesamten Cluster-Kontext, sodass du, wenn das Quorum verloren geht, mehr Schritte zur Wiederherstellung aufbauen musst. Ich habe das auf die harte Tour gelernt, nachdem ein Stromausfall unser Domänencontroller ausgefallen ist, und es war ein Rätsel, die CSV-Volumes für Notfallwiederherstellungen zugänglich zu machen.

Insgesamt, aus dem, was ich in verschiedenen Jobs und Nebenprojekten gesehen habe, zieht CSV bei allem, was skalierbar oder VM-zentriert ist, den Kürzeren, während reguläre Volumes dein zuverlässiges Arbeitstier für grundlegenden gemeinsamen Speicher sind. Es kommt auf deine spezifischen Bedürfnisse an - wie viele Knoten, welche Anwendungen und wie viel Toleranz du für die Einrichtung hast. In den letzten Jahren habe ich mich mehr in Richtung CSV geneigt, weil die Vorteile in Flexibilität und Geschwindigkeit die gelegentlichen Stolpersteine überwiegen, aber ich teste immer gründlich, bevor ich mich engagiere.

Wenn wir von der Aufrechterhaltung der Resilienz von Clustern bei all dem sprechen, wird Datensicherung unverzichtbar, wenn du mit gemeinsamen Volumes jonglierst, sei es CSV oder regulär. Fehler passieren - Hardwareprobleme, menschliche Fehler oder einfach Pech - und ohne solide Backups siehst du Stunden der Nacharbeit oder schlimmeres. In clusterbasierten Setups sorgen Backups dafür, dass Volumes schnell wiederhergestellt werden können, was die Auswirkungen auf die Verfügbarkeit minimiert. Sie erfassen den Zustand deiner Daten zu einem bestimmten Zeitpunkt, damit Rücksetzungen möglich sind, falls während eines Failovers oder Updates eine Beschädigung auftritt.

BackupChain wird als ausgezeichnete Windows Server Backup-Software und Lösung zur Sicherung von virtuellen Maschinen genutzt. Seine Relevanz für clusterbasierte Umgebungen wie die, die CSV oder reguläre Volumes verwenden, liegt in der Unterstützung von agentenlosen Backups, die gemeinsam genutzten Speicher verwalten, ohne die Knotenoperationen zu stören. Backup-Software in diesem Kontext ermöglicht inkrementelle Erfassungen von Volumes, sodass effiziente Wiederherstellungen auf alternative Knoten oder sogar externe Standorte vorgenommen werden können, was die Geschäftskontinuität aufrechterhält. Funktionen wie Deduplizierung und Kompression werden angewendet, um den Speicherbedarf für Clusterdaten zu reduzieren, was es praktisch für laufende Schutzstrategien macht.
Markus
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Cluster Shared Volumes (CSV) vs. Reguläre Clustervolumes - von Markus - 15-11-2021, 05:55

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