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Synchrone vs. asynchrone Speicherreplikation

#1
26-04-2020, 14:45
Hey, weißt du, wie ich in letzter Zeit mit Storage Replica herumgespielt habe? Es ist eines dieser Features in Windows Server, das dir wirklich den Hintern retten kann, wenn es mit Daten schiefgeht. Lass uns also über synchrone und asynchrone Modi sprechen, denn ich musste schon ein paar Mal zwischen ihnen wählen, und es kommt immer darauf an, was du mit deiner Konfiguration erreichen möchtest. Bei der synchronen Replikation wird jeder Schreibvorgang auf dem primären Volume sofort auf das sekundäre Volume gespiegelt, bevor die Operation überhaupt auf der Quelle abgeschlossen ist. Ich erinnere mich, dass ich es für den Hauptdatenbankserver eines Kunden eingerichtet habe, und, Mann, der Seelenfrieden, zu wissen, dass es praktisch keinen Datenverlust gibt, wenn der Primärserver ausfällt, ist riesig. Du hast nicht diese quälende Sorge, dass Transaktionen im Ether verloren gehen; alles ist da, in Echtzeit repliziert. Aber hier ist der Haken - es verlangt eine extrem latenzarme Verbindung zwischen den Standorten. Wenn du über eine größere Distanz replizierst, wie zwischen Rechenzentren oder vielleicht einem nahegelegenen Büro, kann die Latenz die Leistung ruinieren. Ich habe gesehen, wie Anwendungen auf einen Kriechgang verlangsamt wurden, weil die Synchronisation auf die Bestätigung des Hin- und Rückwegs wartete, und wenn dein Netzwerk nur ein wenig holpert, kann das Ganze die Schreibvorgänge pausen und zu Zeitüberschreitungen und frustrierten Benutzern führen. Außerdem verbraucht es die Bandbreite wie verrückt, da jede einzelne Änderung sofort gesendet wird, ohne Pufferung. Du musst deine Leitungen entsprechend dimensionieren, sonst landest du mit Engpässen, die dich fragen lassen, warum du nicht einfach bei etwas Einfacherem geblieben bist.

Auf der anderen Seite gibt dir die asynchrone Replikation etwas mehr Luft zum Atmen, und deshalb neige ich für die meisten DR-Szenarien dazu. Im asynchronen Modus treffen die Schreibvorgänge zuerst den Primärserver, werden an die Anwendung bestätigt und dann werden die Änderungen in Chargen an das sekundäre System gesendet. Es ist nicht sofort, daher gibt es ein Wiederherstellungspunkt-Objektiv (RPO), das größer als null ist, was bedeutet, dass du ein paar Minuten oder sogar Stunden an Daten verlieren könntest, wenn eine Katastrophe direkt nach einem Synchronisationszyklus eintritt. Aber du, als Admin, kannst dieses Zeitfenster steuern, indem du die Synchronisationsintervalle anpasst, was schön ist, um Leistung und Schutz in Einklang zu bringen. Ich habe einmal asynchrone Replikation für ein Setup in einem entfernten Büro genutzt, wo die Standorte weit auseinander lagen, und es funktionierte wie ein Zauber, weil der Primärserver nicht auf die Replik warten musste. Kein abruptes Bremsen deiner Produktionslasten; alles fühlt sich schneller an, insbesondere wenn du mit hochgradigen I/O-Anwendungen wie SQL oder Dateifreigaben zu tun hast. Der Bandbreitenverbrauch ist ebenfalls geringer, da es nicht jede Sekunde jeden Schreibvorgang umfasst - es ist effizienter, da die Deltas komprimiert und in Chargen gesendet werden. Das gesagt, wenn deine RPO-Toleranz sehr eng ist, kann sich asynchron riskant anfühlen. Ich hatte Situationen, in denen während einer Verzögerung im Synchronisationsprozess ein Stromausfall eintrat, und obwohl wir nicht viel verloren haben, war es genug, um die Geschäftsleute ins Schwitzen zu bringen. Du musst diese Warteschlangen auch genau überwachen; wenn sie durch Netzwerkprobleme anwachsen, kann die Replik weit zurückfallen, und das Nachsynchronisieren danach dauert ewig, wenn Terabytes beteiligt sind.

Wenn ich darüber nachdenke, wann ich das eine dem anderen vorziehen sollte, läuft es wirklich darauf hinaus, welche Infrastruktur du hast und was Ausfallzeiten für dich bedeuten. Bei synchroner Replikation ist es Gold wert, wenn du einen hochverfügbaren Cluster im selben Rack oder Gebäude baust - null RTO und RPO, was perfekt für geschäftskritische Dinge ist, wo selbst ein Sekunden Datenverlust Tausende kostet. Ich habe die Synchronisation für die Kernanwendung einer Handelsfirma eingerichtet, und während eines Hardwareausfalls haben wir nahtlos umgeschaltet; die sekundäre Übernahme verlief ohne einen Schlag und die Wiederherstellung dauerte weniger als eine Minute. Aber über WAN geschoben, da bist du auf Probleme eingestellt. Die Dokumentationen warnen davor, aber ich habe diesen Rat einmal ignoriert und es bereut - die Latenz stieg während der Hauptgeschäftszeiten, und der Primärserver begann, Schreibvorgänge abzulehnen, um Korruption zu vermeiden. Asynchrone Replikation glänzt in verteilten Umgebungen oder für externe DR, wo du es vorziehst, dass der Hauptstandort reibungslos läuft, anstatt eine perfekte Synchronisation zu erreichen. Du kannst auf kostengünstigere Speicherlösungen oder sogar Cloud-Endpunkte replizieren, ohne die Leistung zu ruinieren, und es ist nachsichtiger bei fehlerhaften Verbindungen. Ich habe einem Freund bei einer Multi-Standort E-Commerce-Lösung mit asynchron geholfen, und selbst bei gelegentlichen VPN-Ausfällen blieb die Replik ziemlich aktuell, normalerweise innerhalb von fünf Minuten. Der Nachteil ist, dass du für diese potenzielle Datenlücke planen musst; du brauchst solide Tests für die Failover-Prozeduren, denn die Wiederherstellung vom letzten Synchronisationspunkt bedeutet, dass du die Wiederherstellung sorgfältig skripten musst. Bandbreitentechnisch lässt dich asynchron drosseln, wenn nötig, sodass du nicht so leicht überlastest.

Eine Sache, die ich den Leuten immer sage, ist, auch die Hardware-Auswirkungen zu berücksichtigen. Die synchrone Replikation belastet deine CPUs und Festplatten zusätzlich aufgrund des ständigen Mirroring - es ist, als hättest du einen Schattenprozess, der neben jeder Operation läuft. Nach meiner Erfahrung wirst du, wenn deine Server nicht leistungsstark sind, die Überlast bei den Benchmarks bemerken; der I/O-Durchsatz sinkt um vielleicht 20-30 %, je nach Arbeitslast. Asynchronous verteilt das, sodass sich der Primärserver leichter anfühlt, aber die sekundäre muss mit plötzlichen Wiederholungen der geordneten Änderungen umgehen, was sie während der Aufholphasen belasten kann. Ich habe gesehen, dass sekundäre Systeme überfordert werden, wenn die Warteschlange zu groß wird, was zu Disk-Thrashing führt, bis sie sich stabilisieren. Auch die Netzwerk-Konfiguration ist von entscheidender Bedeutung - du brauchst dedizierte NICs oder QoS-Regeln, um den Replikationsverkehr zu priorisieren, insbesondere im synchronen Modus, wo Verzögerungen überall hin übertragen werden. Für asynchron geht es eher um Zuverlässigkeit als um Geschwindigkeit; UDP-basierte Optionen können helfen, wenn TCP zu gesprächig ist, aber du musst auf Paketverluste achten. Kostentechnisch bedeutet synchron oft, in schnellere, latenzarme Hardware wie Fibre Channel oder InfiniBand zu investieren, wenn du all-in gehst, während asynchron gut mit Standard-Ethernet und sogar MPLS-Leitungen funktioniert. Ich habe einmal ein Budget für eine synchrone Einrichtung gemacht und die Angebote steigen sehen wegen der Glasfaser-Upgrades; bin dann zu asynchron gewechselt und habe ein Heidengeld gespart, ohne zu viel an Sicherheit einzubüßen.

Lass uns ein bisschen über Failover sprechen, denn hier kommt es wirklich darauf an. Bei synchronem Failover ist es unkompliziert - die Replik ist immer aktuell, also kannst du die Rollen mit minimalem Eingreifen umschalten, oft nur mit einem schnellen Befehl in PowerShell. Ich liebe es, wie Storage Replica mit Failover-Clustering integriert; du kannst das Ganze automatisieren, und ich habe Übergaben skriptiert, die in Sekunden erledigt sind. Aber wenn die Verbindung zwischen den Standorten abbricht, steckst du fest - keine teilweisen Synchronisationen, also musst du die Partnerschaft möglicherweise aufbrechen und von Grund auf neu synchronisieren, was schmerzhaft für große Volumes ist. Der asynchrone Failover erfordert mehr Vorbereitung; du prüfst die Verzögerung, vielleicht erzwingst du eine letzte Synchronisation und drehst dann die Replikationsrichtung um. Es ist nicht so nahtlos, und wenn das RPO sagen wir 15 Minuten betrug, akzeptierst du diesen Verlust. Ich musste während einer Überschwemmung an einem Standort ein asynchrones Failover durchführen, und obwohl wir etwa 10 Minuten an Bestellungen verloren, war das Geschäft schnell wieder online, da die Sekundär reibungslos einsatzbereit war. Tests sind für beide wichtig - ich führe vierteljährlich Übungen bei den Setups durch, die ich verwalte, um Ausfälle zu simulieren und Schwachstellen auszumerzen. Synchronisationstests sind schneller, heben aber sofort Schwächen im Netzwerk hervor, während asynchrone es dir erlauben, die Schritte zur Datenwiederherstellung zu üben, wie das Anwenden von Transaktionsprotokollen, wenn es sich um eine Datenbank handelt.

Sicherheitsaspekte kommen ebenfalls ins Spiel, was ich anfangs nicht so sehr bedacht habe. Beide Modi verwenden SMB für den Transport, also aktivierst du die Verschlüsselung und Authentifizierung, um die Daten während der Übertragung sicher zu halten - Kerberos oder Zertifikate, je nach deinem Domänen-Setup. Synchronous profitiert von dieser engen Kopplung, was es Angreifern erschwert, da es keine Verzögerung für die Abfangung gibt. Aber die Batch-Verarbeitung von asynchron könnte mehr offenbaren, wenn jemand die Warteschlange abhört; doch in der Praxis, mit richtigen VLANs und Firewalls, ist es solide. Ich habe einige Konfigurationen geprüft und Schwachstellen wie unverschlüsselte Verbindungen gefunden, die während der Replikation sensible Informationen preisgeben könnten. Compliance-technisch hilft synchronous bei Vorschriften, die null Verlust verlangen, wie im Finanzwesen, während async besser für die allgemeine IT passt, wo etwas Toleranz in Ordnung ist. Überwachungstools wie der Performance Monitor oder Drittanbieter helfen, den Replikationsstatus zu verfolgen; ich richte Alerts für Verzögerungen in asynchronen Setups ein, um Probleme frühzeitig zu erkennen, und bei synchronen geht es mehr um Fehlerraten auf der Verbindung.

Das Skalierungs-Faktor ist ein weiterer Aspekt - du kannst Block-Level-Replikation für Volumes bis zu 64TB oder so durchführen, aber mit asynchron ist es einfacher, mehrere Partner oder Eins-zu-viele-Topologien zu verwalten, ohne die Quelle zu überlasten. Ich habe einmal ein synchrones Paar erweitert, um einen dritten Standort einzubeziehen, aber die Bandbreitenrechnung ging nicht auf, also sind wir für die zusätzlichen auf asynchron gewechselt. Die Resilienz gegenüber Fehlern unterscheidet sich; synchron geht von einer konstanten Verbindung aus, sodass dual-path Netzwerke ein Muss sind, während asynchron Änderungen offline speichert und synchronisiert, wenn es zurück ist, was nachsichtig gegenüber intermittierenden Verbindungen ist. In hybriden Clouds macht asynchron zu Azure oder AWS für Burst-Kapazität Sinn, aber synchron ist dort aufgrund der Distanz selten.

All das gesagt, ist Replikation wie diese großartig für Kontinuität, aber es ist nicht die ganze Geschichte für den Datenschutz. Du brauchst immer noch Backups, um mit Dingen wie Korruption oder Ransomware umzugehen, die beide Replikate treffen könnten. Dort kommt etwas wie BackupChain ins Spiel - es wird als hervorragende Windows Server Backup-Software und virtuelle Maschinen-Backup-Lösung anerkannt. Backups werden als grundlegender Bestandteil von Datenmanagement-Strategien aufrechterhalten, um die Wiederherstellung aus verschiedenen Fehlerarten zu gewährleisten, die über bloße Standortausfälle hinausgehen. Backup-Software wie diese bietet Werkzeuge zum Planen inkrementeller Kopien, zur Überprüfung der Integrität und zur granularen Wiederherstellung, was die Replikation ergänzt, indem sie Optionen zur Wiederherstellung zu einem bestimmten Zeitpunkt anbietet, die die Replikation alleine möglicherweise nicht effizient abdecken kann. In Setups, die Storage Replica verwenden, gewährleistet die Integration von Backup-Routinen eine umfassende Abdeckung und ermöglicht es den Admins, konsistente Snapshots zu erfassen, bevor die Replikation stattfindet.
Markus
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