Meccanismi di High Availability per infrastrutture di cloud computing basate su tecnologia VMware

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1 Scuola Politecnica e delle Scienze di Base Corso di Laurea in Ingegneria Informatica Elaborato finale in Sistemi Operativi Meccanismi di High Availability per infrastrutture di cloud computing basate su tecnologia VMware Anno Accademico 2013/2014 Candidato: Gioacchino Lonardo matr.n46/000122

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3 Indice Introduzione v 1 Panoramica su VMware vsphere Cloud Computing VMware vsphere Funzionalità, servizi e caratteristiche principali di VMware vsphere Componenti di Elaborazione Componenti di Rete Strumenti di Automazione Sicurezza Gestione Storage High Availability in VMware vsphere High Availability L offerta di VMware vsphere vsphere Data Protection vsphere Fault Tolerance vsphere App HA Application Awareness API vsphere HA Architettura di vsphere HA Master/Slave ed elezioni Meccanismi di Heartbeat ii

4 Indice Admission Control vsphere Replication Architettura di vsphere Replication Configurazioni di vsphere Replication Seed Copy Recovery Point Objective Recupero di una virtual machine Confronto Un caso aziendale Gruppo Mediaset Conclusioni 29 Bibliografia 30 iii

5 Elenco delle figure 1.1 Funzionalità di vsphere vcenter Server Failover trasparente di Fault Tolerance Architettura vsphere HA Replica tra due siti Replica con un singolo vcenter Server Un datacenter replicato in due siti remoti Replica in un sito condiviso iv

6 Introduzione In passato e tradizionalmente si pensa che ad un computer sia accociato un corrispondente sistema operativo: possiamo dire che c è un rapporto 1:1 tra hardware e software. Tale approccio nel tempo ha mostrato inefficienza e delle problematiche, ad esempio si stima che i computer fisici siano impegnati mediamente al 5-15% delle loro capacità. Il fatto che un S.O. sia legato all hardware fisico comporta problemi per operazioni di aggiornamento, sostituzione e spostamento su un hardware diverso. Per risolvere queste e molte altre problematiche sono nate le tecnologie di virtualizzazione, che rendono possibile l astrazione delle risorse hardware fisiche e di creare più virtual machine su cui può essere installato un S.O. diverso. Questo permette di sfruttare in maniera più efficiente l hardware sia in termini di prestazioni che di consumi, di ridurre i costi dell infrastruttura fisica, semplifica gestione e manutenzione. Le tecnologie di virtualizzazione sono oggi applicate su larga scala, arrivando fino ai data center. In questo elaborato ci concentreremo sulla piattaforma di virtualizzazione VMware vsphere, una delle migliori soluzioni per la costruzione di infrastrutture cloud. Vedremo che questa piattaforma offre molte funzionalità, come quelle relative alla disponibilità (high availability), nel dettaglio analizzeremo vsphere HA e vsphere Replication. In fine, si riporta un caso di studio di un azienda italiana in cui è stata implementata una soluzione basata sulla suite vsphere. v

7 Capitolo 1 Panoramica su VMware vsphere In questo capitolo si descrive brevemente che cos è il cloud computing e si analizzano la piattaforma di virtualizzazione VMware vsphere e le sue funzionalità. 1.1 Cloud Computing Rappresenta una delle maggiori evoluzioni tecnologiche offerte dalla rete Internet [1]. Esso consiste nell insieme delle tecnologie che permettono agli utilizzatori finali connessi ad un sistema cloud di usufruire di servizi come archiviazione, elaborazione, applicazioni software, astraendo le complesse architetture sottostanti. Il termine cloud computing deriva proprio dal fatto che si usufruisce di un insieme risorse eterogenee e distribuite. Un architettura cloud può prevedere più server, anche in più data center, connessi tra di loro attraverso reti eterogenee. Il modello di business tipicamente è quello pay-per-use in cui l utente non compra il prodotto, ma lo utilizza in remoto, senza disporne fisicamente. Spesso si pensa al cloud come ad un servizio offerto da un Cloud Provider solo tramite Internet, dove l infrastruttura è di suà prorietà (public cloud). Ma in realtà un azienda può usufruire del cloud computing all interno del proprio data center con la costruzione di un private cloud, tramite ad esempio la piattaforma di virtualizzazione VMware vsphere. Esistono diversi modelli di fruizione del Cloud Computing, tra i principali abbiamo: 1

8 Capitolo 1. Panoramica su VMware vsphere SaaS (Software as a Service): sono forniti software installati su un server remoto, come ad esempio i servizi di Google Apps Premier; PaaS (Platform as a Service): viene fornita una piattaforma software in remoto; sono erogati quei servizi che permettono di distribuire, testare e sviluppare un applicazione, ad esempio Microsoft Azure; IaaS (Infrastructure as a service): in questo modello viene erogata l intera infrastruttura IT; la particolarità è che le risorse non sono assegnate a prescindere ma solo quando richieste. Un esempio famoso è Amazon Web Services. 1.2 VMware vsphere VMware vsphere è una suite di software, servizi e funzionalità dedicate al cloud computing con licenza proprietaria. Nel 2009 con vsphere 4 l azienda VMware Inc., leader mondiale per soluzioni di virtualizzazione che vanno dai desktop ai data center, ha presentato il primo S.O. Cloud del settore [3]. Questa piattaforma sfrutta i vantaggi della virtualizzazione per trasformare i datacenter in infrastrutture di cloud computing e consente di distribuire l IT (Information Technology) in maniera affidabile e flessibile, usando sia risorse interne che esterne garantendo rischi contenuti e massima sicurezza. VMware vsphere virtualizzando totalmente i server rende più semplice la gestione dell hardware sottostante, risorse di rete e storage. Le edizioni di VMware vsphere sono: Standard, Enterprise, Enterprise Plus. Esse forniscono vari pacchetti di funzionalità partendo da soluzioni di fascia entry level fino alla suite completa, con relativa differenza di prezzo della licenza. 1.3 Funzionalità, servizi e caratteristiche principali di VMware vsphere In prima istanza possiamo suddividere due gruppi di servizi: 2

9 Capitolo 1. Panoramica su VMware vsphere Infrastructure service: l insieme delle componenti che permettono di virtualizzare e quindi astrarre i server, risorse di rete e storage fisici; Applications service: l insieme delle funzionalità che garantiscono un livello di servizio per le applicazioni eseguite su VMware vsphere, indipendentemente dal tipo di applicazioni e S.O. utilizzati; Figura 1.1: Funzionalità di vsphere Di seguito si analizzano brevemente tutti i componenti di vsphere, divisi per funzionalità, come illustrato in figura 1.1. Componenti legati alla disponibilità saranno trattati approfonditamente nel prossimo capitolo Componenti di Elaborazione I componenti fondamentali per l elaborazione in un infrastruttura virtuale sono le virtual machine. Data la loro natura software permettono diversi vantaggi, come l allocazione dinamica di risorse virtuali e l indipendenza dall hardware fisico. vsphere ESXi: è l hypervisor su cui si basa la piattaforma vsphere. Questo hypervisor è di tipo bare-metal, cioè esegue direttamente sull hardware dell host così da controllare l hardware e gestire il S.O. guest, che si differenzia da quello hosted che 3

10 Capitolo 1. Panoramica su VMware vsphere esegue su un S.O. convenzionale. Questa caratteristica di poter essere installato direttamente sull hardware dei vari server consente di avere più VM (Virtual Machine) eseguibili simultaneamente su un server fisico. Tra i dettagli tecnici l aspetto più rilevante è che supporta CPU fisiche con architettura x86 a 64 bit e set di instruzioni LAHF e SAHF, questo non influenza il S.O. guest che può anche essere ad esempio a 32 bit. Le macchine virtuali richiedono le risorse attraverso il VMM (Virtual Machine Monitor), questo componente si interfaccia con VMkernel che gestendo l hardware fisico soddisfa le richieste. Il VMkernel nello specifico fornisce lo strato di virtualizzazione, gestendo lo scheduling della CPU e la memoria. ESXi è il successore di ESX, che essendo basato su Linux Red Hat, richiedeva maggiori risorse computazionali, di memoria e doveva essere frequentemente aggiornato. La parte relativa a Linux (Service Console) è stata tolta, rendendo ESXi molto leggero e più sicuro rispetto ad ESX, eliminando potenziali attacchi attraverso vulnerabilità dei comandi della console. Distributed Resources Scheduler (DRS): Questa piattaforma dà la possibilità di raggruppare gli host VMware ESXi in cluster di risorse, di conseguenza permette di bilanciare la capacità di elaborazione del cluster, ottimizzando prestazioni di host e macchine virtuali, migliora i livelli di servizio, permette la migrazione automatica di VM durante operazioni di manutenzione. Distributed Power Management (DPM): In un cluster vsphere ottimizza in modo automatico il consumo energetico analizzando la quantità di risorse richieste. Esso imposta la modalità standby per alcuni host e li riattiva quando la quantità di risorse richieste aumenta, per mantenere disponibili i servizi. vmotion: Garantisce una migrazione del tutto trasparente alla VM lasciando invariate connessioni di rete e stato di esecuzione, evitando downtime e interruzioni. Durante la transizione la VM è completamente utilizzabile e la sua integrità è garantita attraverso un meccanismo che sfrutta una memory bitmap, la quale tiene traccia delle pagine di memoria modificate. 4

11 Capitolo 1. Panoramica su VMware vsphere vsphere Big Data Extensions: E un componente che offre tutti i vantaggi della virtualizzazione per gli utenti Hadoop, in particolare la scalabilità attraverso la separazione delle risorse di storage e di calcolo. Supporta tutte le principali distribuzioni Hadoop e relativi progetti Apache Hadoop Componenti di Rete La virtualizzazione di rete consente di collegare virtual machine tra di loro e alla rete fisica, unendo i servizi VMkernel. Network I/O Control (NIOC): Gestisce i vari flussi di traffico (e.g. vmotion, iscsi, ecc.) che si contendono la rete fisica attraverso uno scheduler, in modo che un flusso di traffico non sia penalizzato da altri. Configurando regole e policy permette all amministratore di controllare e garantire determinate prestazioni di rete. Questo meccanismo consente di sfruttare tutti i vantaggi della tecnologia delle schede di rete 10 Gigabit Ethernet. Distributed Switch: Permette di gestire in maniera semplice il networking virtuale sui vari host fisici all interno del datacenter, aggregando le varie risorse di rete. Si può creare una rete virtuale dando l impressione alle virtual machine di essere collegate a switch fisici e di poter utilizzare tutti i relativi protocolli. Logicamente uno vsphere switch ha due sezioni: data plane (switching, filtraggio, assegnazione tag, ecc.) e management plane che serve per settare le funzioni offerte dal data plane. Per semplificare l operato dell amministratore i vari vsphere switch sono aggregati in un unico vsphere Distributed Switch, centralizzando il Management Plane Strumenti di Automazione Gli strumenti di automazione coinvolgono tutti i componenti della piattaforma vsphere, consentono di ridurre e semplificare l attività degli amministratori. Auto Deploy: Gestisce le immagini in modo centralizzato con il vantaggio di evitare l aggiornamento e l installazione di patch nei singoli host ESXi, tutto avviene operando su un profilo dell immagine condivisa. Garantisce la coerenza della configurazione 5

12 Capitolo 1. Panoramica su VMware vsphere dell host e dell immagine a seguito ad operazioni di riavvii, riconfigurazioni e reinstallazioni su un host vsphere. Si basa su PXE (Preboot Execution Environment), un tipo di boot che utilizza la rete ethernet, un server DHCP e il protocollo TFTP, senza bisogno di una memoria di massa. Host Profiles: I profili host permettono di memorizzare la configurazione di un host come impostazioni di rete, storage, sicurezza e possono essere creati utilizzando un host di riferimento come template. Questi potranno poi essere associati a diversi host o cluster vsphere. I vantaggi sono minor tempo per configurare, applicare modifiche, aggiornare firmware degli host e garanzia di coerenza tra il profilo host e la reale configurazione. Update Manager: Un componente relativo alla gestione centralizzata degli aggiornamenti degli host vsphere, ne automatizza alcuni aspetti e garantisce, monitorando lo stato degli host, la conformità. Riduce i rischi di queste operazioni creando ad esempio snapshot, che gli amministratori possono utilizzare per ripristinare la virtual machine. Interagendo con DRS evita il rischio di downtime e gestisce la migrazione automatica delle VM durante l installazione delle patch Sicurezza L utilizzo di un hypervisor di tipo bare-metal ed altre funzionalità rendono vsphere una delle piattaforme più sicure sul mercato. vshield Endpoint: Protegge le macchine virtuali e i loro host da virus, malware e altre minacce. Rende più efficienti le operazioni di scansione trasferendo le funzioni di AntiVirus ad una virtual machine ad alta sicurezza Gestione L intera piattaforma vsphere è gestibile in modo centralizzato, aumentando la semplicità e l efficienza dell attività di gestione. 6

13 Capitolo 1. Panoramica su VMware vsphere Figura 1.2: vcenter Server vcenter Server: Permette la gestione centralizzata degli host ESXi e le relative virtual machine (figura 1.2), si può affermare che sia il centro di comando di VMware vsphere. Le funzionalità e le caratteristiche principali di vcenter Server sono: Amministrazione dei servizi applicativi e di infrastruttura; Automazione delle attività operative quotidiane, anche attraverso un proactive management; Visibilità di ogni aspetto del virtual environment. Il vcenter Server può essere installato su un S.O. Windows Server, posizionato in una virtual machine o host fisico, oppure implementato tramite vcenter Server Appliance, cioè una VM preconfigurata basata su una distribuzione Linux (e.g SUSE Linux Enterprise Server). Dalla versione 5 è stata introdotta la modalità Link Mode che permette da una sola istanza di gestire l inventario di diversi vcenter Server per cui sono valide le credenziali Storage La virtualizzazione dello storage, in generale, ottimizza l uso dello storage fisico. VMware vsphere supporta diverse tecnologie di Storage come Direct Attached Storage, Fibre Channel, FCoE, iscsi, NAS. 7

14 Capitolo 1. Panoramica su VMware vsphere vsphere Storage DRS (Distributed Resource Scheduler): Ragguppando diversi host ESXi è possibile creare un cluster di risorse di storage. Questo consente di avere diversi vantaggi come la possibilità di scalare e gestire le risorse senza interruzioni e in base al livello di automazione definito di bilanciare il carico di lavoro. Profile-Driven Storage Basandosi sui livelli di servizio richiesti da una virtual machine indentifica lo storage appropriato, di conseguenza semplifica la selezione e la distribuzione dello storage più idoneo. Storage vmotion Mentre vmotion prevede lo spostamento di una VM da un Host all altro sempre su un datastore condiviso, Storage vmotion permette di spostare una virtual machine da uno storage all altro senza interruzioni di servizio e pianificazioni di manutenzioni dei server. Storage I/O Control In base a dei parametri legati alla qualità di servizio (SLA - Service Level Agreement), questo componente si comporta come uno scheduler del disco del datastore. Date delle regole permette di dare priorità a servizi che riguardano applicazioni più critiche. Virtual Machine File System È un file system cluster ottimizzato per le virtual machine. Permette a più host di leggere e scrivere contemporaneamente sullo storage, con la versione VMFS-5 su un singolo datastore possono essere connessi 64 host. Il Block-level distributed locking assicura che l immagine di una VM non sia utilizzata su più host ESXi; in caso di fallimento di un host il blocco è rilasciato per consentire il riavvio su un altro host. Storage Thin Provisioning Questa funzionalità permette l allocazione dinamica dei dati relativi alle VM all interno dello storage. L amministratore può scegliere di dare risorse di storage fisico in relazione ai dati della VM (Thin) e non occupare tutto lo spazio richiesto per la VM (Thick), i blocchi sono allocati on demand permettendo un uso più efficiente dello storage fisico. 8

15 Capitolo 1. Panoramica su VMware vsphere API di storage vsphere mette a disposizione una raccolta di API(Application Programming Interface) permettendo di migliorare prestazioni ed efficienza per Array Integration, Storage Awareness, Multipathing, Data Protection. Flash Read Cache Una nuova funzionalità di vsphere 5.5 che va incontro alla crescente diffusione di tecnologie di storage come gli SSD. Questo aggrega i vari dispositivi basati su tecnologia flash creando una Virtual Flash Resource, che riduce la latenza delle applicazioni. 9

16 Capitolo 2 High Availability in VMware vsphere 2.1 High Availability Nell information technology l high availability indica l erogazione di un servizio con elevata affidabilità e si riferisce a sistemi o componenti che operano senza interruzione. Uno dei parametri più importanti per questi sistemi è appunto il tempo di erogazione dei servizi. Un tipico obiettivo è il cosiddetto requisito dei cinque 9, cioè il sistema deve essere correttamente funzionante per il 99,999% del tempo. Si cerca di ottenere questo risultato eliminando i single point of failure, ridondando le componenti critiche o ancora attraverso la costruzione di un cluster. 2.2 L offerta di VMware vsphere L offerta di VMware vsphere per l high availability è tra le migliori sul mercato. I componenti dedicati alla disponibilità sono: vsphere Data Protection vsphere Fault Tolerance vsphere App HA vsphere High Availability 10

17 Capitolo 2. High Availability in VMware vsphere vsphere Replication Dopo una breve descrizione dei primi tre componenti, approfondiremo in particolare vsphere High Availability e vsphere Replication vsphere Data Protection Tradizionalmente i metodi di backup prevendono un server di backup collegato a storage come nastri o array di dischi, con agenti installati nel S.O. Questo modo di procedere per le virtual machine sarebbe molto poco efficiente. La tecnologia di virtualizzazione offre diversi vantaggi in questo ambito, come ad esempio non vi è la necessità di software agent sulle virtual machine e il ripristino è possibile su qualsiasi host. vsphere Data Protection (VDP) è una soluzione di backup su disco di dati persistenti, rivolta agli ambienti vsphere medio-piccoli ed è un componente importante per qualsiasi piano di business continuity. Si ha una virtual appliance integrata sia con vcenter Server che con vsphere APIs for Data Protection. Ogni istanza di vcenter Server può supportare fino a 10 VDP appliance. Una sola appliance può proteggere sino a 100 VM ed esegue contemporaneamente 8 operazioni di backup. La parte di storage dedicata al backup prende il nome di deduplication store. Utilizzando la tecnologia EMC Avamar il processo di deduplicazione riesce a determinare quali blocchi sono stati modificati, così da non salvare una seconda volta un blocco presente nel backup precedente. Per quanto riguarda il processo di ripristino, l amministratore può scegliere tra più punti di ripristino. Durante questo processo VDP può ripristinare l intera immagine o sfruttare il meccanismo offerto da Changed Block Tracking, che recupera solo i blocchi che sono cambiati. Insomma questo componente totalmente gestibile con il vcenter, attraverso il vsphere Web Client, consente di creare in maniera semplice e veloce snapshot per funzioni di backup e restore. 11

18 Capitolo 2. High Availability in VMware vsphere vsphere Fault Tolerance In sintesi Fault Tolerance (FT) elimina il downtime, il dataloss per tutte le applicazioni, senza il costo e la complessità di ridondanza di tipo hardware o clustering [10]. VMware utilizza le componenti vsphere vmotion, vsphere Storage vmotion e DRS per fornire High Availability. Tuttavia nel caso in cui si guasti un server ESXi non riesce ad evitare brevi periodi di disservizio. Anche se brevi (nell ordine di grandezza dei minuti) per alcune aziende, con applicazioni di tipo mission critical, potrebbero non essere tollerati e avere conseguenze molto costose. FT cerca quindi di eliminare completamente i periodi di disservizio, con un meccanismo che crea una copia clone di ogni virtual machine su un host ESXi, diverso da quello in cui esegue l originale, così da evitare disservizi nel caso in cui si guasti un host ESXi (vedi figura 2.1). Figura 2.1: Failover trasparente di Fault Tolerance La virtual machine clonata è continuamente sincronizzata con le modifiche e aggiornamenti che avvengono nell originale, ed è completamente isolata. Nella pratica si possono verificare diversi scenari come: Fallimento del nodo in cui è contenuta la VM originale, di conseguenza la VM clone viene subito attivata per sostituirla e crea una nuova VM clone per prevenire 12

19 Capitolo 2. High Availability in VMware vsphere ulteriori fallimenti degli host ESXi; Fallimento del nodo della VM clone, la VM originale crea un nuovo clone; Fallimento di entrambi, purtoppo si verificherà un disservizio vsphere App HA vsphere App HA è un componente che consente di definire l High Availability ad un livello application, cioè per le applicazioni che eseguono nella virtual machine. Le principali funzioni che svolge App HA sono: visualizzare la location e l attuale stato di availability delle applicazioni; Se un servizio non è più disponibile o è instabile, un amministatore può definire un rimedio, che può essere il riavvio del servizio o il reset della virtual machine attraverso vsphere HA. Allo stesso tempo App HA invia notifiche e avvisi quando ciò accade; Aiuta a ridurre i downtime non pianificati delle applicazioni; protegge diverse off the self application. I servizi supportati da App HA sono relativamente pochi ma in continuo aumento, per conoscere i servizi e le ultime versioni supportate si può controllare la VMware Interoperability Matrix all indirizzo sim/interop_matrix.php Application Awareness API A giudicare dal sito relativo alla VMware Interoperability Matrix, App HA supporta solo servizi forniti da VMware stessa. In questo sottoparagrafo si accenna la possibilità per un produttore di terze parti ( off-the-self application, ad esempio un DBMS) di avvalersi di questo servizio di HA tramite un API. Già con il rilascio di vsphere 4.1, VMware ha introdotto una application programming interface (API). Attraverso questa funzionalità si consente a vsphere HA di monitorare gli heartbeats generati da un Application Monitoring all interno del S.O. guest e 13

20 Capitolo 2. High Availability in VMware vsphere riavviare la virtual machine. L Application Awareness API (AAA) è supportata dai S.O. Windows e Linux. Per usufruire dei suoi servizi è necessario installare un package all interno del S.O. guest, che contiene le librerie per creare il proprio programma o script in Java, C, C++ o Perl [13]. I metodi offerti da AAA sono: VMGuestAppMonitor_Enable(): Permette il monitoraggio; VMGuestAppMonitor_MarkActive(): Marca l applicazione come attiva, si consiglia di chiamarla ogni 30 secondi; VMGuestAppMonitor_Disable(): Disattiva il monitoraggio; VMGuestAppMonitor_IsEnabled(): Restituisce lo stato del monitoraggio; VMGuestAppMonitor_GetAppStatus(): Ritorna lo stato corrente dell applicazione; VMGuestAppMonitor_Free(): libera il risultato della chiamata GetAppStatus(). Per quanto riguarda lo stato corrente dell applicazione può essere: verde, cioè l applicazione è sana e invia heartbeats regolarmente; se ci sono problemi, non arrivano heartbeats, lo stato sarà rosso e l agente di HA può resettare la VM; infine grigio, l applicazione deve essere di nuovo abilitata e seguita da MarkActive(), perchè il monitoraggio dell applicazione non è riuscita oppure si è avuta una migrazione (vmotion) della VM. Quindi vsphere HA in base alla policy settata si aspetta un heartbeat, ad esempio ogni 30 secondi. Se quest ultimo non è ricevuto lo stato passa da verde a rosso e la VM sarà riavviata. Osserviamo che Application Monitoring sfrutta VMware Tools Heartbeats, un meccanismo simile agli heartbeats di vsphere HA (che vedremo nel prossimo paragrafo), che però non sono inviati in rete ma restano all interno dell host. VMware ha aggiunto un ulteriore meccanismo, anche se VMware Tools Heartbeats è affidabile. Per evitare falsi positivi è monitorata l attività di I/O della VM, inoltre se 14

21 Capitolo 2. High Availability in VMware vsphere per 120 secondi (valore configurabile) non vengono ricevuti heartbeats e non c è attività di rete o disco, di default, la VM sarà resettata [14]. 2.3 vsphere HA La componente VMware High Availability operando in un cluster può svolgere le seguenti funzioni a diversi livelli : Blocco di un host: si riavviano automaticamente le virtual machine dell host fallito su un altro host funzionante; Blocco di un S.O. guest: si riavvia la virtual machine relativa; Blocco di un applicazione: sfruttando la nuova funzione App HA, le Application Awareness API o software di terze parti, con un agent di ascolto, è possibile riavviare la relativa virtual machine. Notiamo che spesso un riavvio potrebbe non risolvere il problema, sarà compito dell amministratore configurare vsphere HA per meglio aderire alle esigenze del caso di studio. vsphere HA sfrutta le funzionalità di vsphere DRS, ad esempio nel caso di fallimento di un host ESXi le relative VM saranno spostate, a questo punto l intervento di DRS bilancia e distribuisce nuovamente le risorse fisiche in maniera ottimale. Un aspetto importante è quello dell interazione con vcenter Server. Il vcenter Server è utilizzato da vsphere HA per la configurazione iniziale, successivamente il funzionamento di vsphere HA sarà indipendente da esso. Questo è un grande vantaggio poichè è possibile proteggere un istanza virtuale di vcenter Server, infatti se l host che ospita l istanza del vcenter dovesse fallire renderebbe quest ultimo inutilizzabile, in questo caso vsphere HA può spostare il vcenter su un altro host ESXi Architettura di vsphere HA Per mettere in piedi questi meccanismi dobbiamo abilitare all interno di un cluster il servizio di HA. Questo consiste nell abilitare un agente chiamato Fault Domain Manager (FDM) su ogni host ESXi del cluster, con la conseguenza che quell host 15

22 Capitolo 2. High Availability in VMware vsphere apparterrà ad un fault domain. L agente FDM di ogni host comunica con il vcenter e viceversa, per ricavare lo stato di protezione della VM (vedi figura 2.2). Rispetto all agente AAM (Automated Availability Management) delle versioni vsphere 4.1 e precedenti offre maggiori livelli di availability e minore complessità. Un miglioramento importante è l indipendenza di vsphere HA da componenti esterni come il DNS, adesso sono usati solo indirizzi IP, ciò lo rende più affidabile. Ci sono dei requisiti che un host deve possedere per appartenere ad un fault domain come non essere disconnesso dal vcenter Server e non essere né in maintainance mode, né in stand-by mode. All interno del fault domain abbiamo, dalla versione 5.0, un concetto di host di tipo Master/Slave e la relativa procedura di elezione del Master Master/Slave ed elezioni L host master è al centro di questo nuovo concetto di Master/Slave, poichè svolge i compiti più importanti. Le sue mansioni sono riavviare le virtual machine fallite, scambiare le informazioni sul suo stato con il vcenter e monitorare lo stato degli slave. La domanda che può subito sorgere è cosa succede se l host master fallisce? Per risolvere questo problema si ha a disposizione un meccanismo di elezione molto Figura 2.2: Architettura vsphere HA 16

23 Capitolo 2. High Availability in VMware vsphere semplice ma anche molto efficace. Le elezioni coinvolgono gli host slave del cluster (la comunicazione avviene tramite il protocollo UDP porta 8182), il processo promuove a master l host che ha il più alto numero di datastore collegati. A parità di datastore collegati sarà scelto quello con il MOID (Managed Object ID) più alto, un identificativo assegnato dal vcenter Server. La durata del processo di elezione è di circa 15 secondi e viene effettuato quando: il servizio di High Availability è abilitato; l host master fallisce per motivi legati all hardware o anche per problemi derivanti da riconfigurazioni di High Availability, maintainance mode, standby mode, ecc.; problemi di rete non rendono più possibile la comunicazione degli slave con il master. Quando l elezione del master termina, viene stabilita una singola connessione TCP (porta 8182) con il Master. Questo meccanismo funziona anche per cluster distribuiti geograficamente, ad esempio se un cluster è diviso in due siti e si ha un problema di comunicazione tra i due, ogni sito eleggerà il suo master che svolgerà in ogni partizione i suoi compiti Meccanismi di Heartbeat I meccanismi di Heartbeat usati dalle versioni vsphere 5.0 e superiori sono due: il primo può essere definito come un network heartbeats, il secondo un datastore heartbeats. Il primo ad essere usato è il network heartbeats. Per informare gli slave della sua presenza, il master invia periodicamente degli heartbeat sulle management network configurate. La comunicazione tra gli host e il master avviene su una sola management network, ma è possibile configurarne una di riserva. Un host slave deve dare segni di vita sulle management network, quando ciò non accade è possibile che l host sia fallito, ad esempio a causa di un crash, ma è anche possibile che sia semplicemente isolato a livello rete. In quest ultimo caso riavviare la VM potrebbe essere inutile, per tale motivo viene utilizzato il secondo meccanismo di 17

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