Da sich Unternehmen in zunehmendem Maße auf Technologien verlassen, um ihre Abläufe zu steuern, war es noch nie so wichtig wie heute, über zuverlässige, stets verfügbare Systeme zu verfügen. Hochverfügbarkeit (High Availability, HA) ist eine Reihe von Strategien und Technologien, die sicherstellen sollen, dass unternehmenskritische Systeme betriebsbereit sind und den Benutzern so oft wie möglich zur Verfügung stehen. In diesem Artikel werden wir uns mit dem Konzept der Hochverfügbarkeit befassen, die verschiedenen Methoden zur Erreichung dieses Ziels untersuchen und die Vorteile und Grenzen der einzelnen Ansätze erörtern. Unabhängig davon, ob Sie Systemadministrator, Geschäftsinhaber oder Technologe sind, wird dieser Artikel Ihnen das Wissen vermitteln, das Sie benötigen, um die Verfügbarkeit Ihrer kritischen Systeme sicherzustellen.
Was ist Hochverfügbarkeit?
Hochverfügbarkeit (HA) ist ein Systemdesignprinzip und eine Reihe von Techniken, mit denen sichergestellt werden soll, dass ein bestimmtes System, ein Dienst oder eine Infrastruktur kontinuierlich betriebsbereit und mit minimalen Unterbrechungen oder Ausfallzeiten nutzbar ist. Das Ziel von HA ist es, ein hohes Maß an Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit für Systeme und Dienste zu gewährleisten, die für den Betrieb einer Organisation entscheidend sind. Dies kann durch verschiedene Methoden wie Redundanz, Failover und Replikation erreicht werden. Durch die Implementierung von HA können Unternehmen das Risiko von Systemausfällen minimieren und sicherstellen, dass ihre Systeme und Dienste den Benutzern immer zur Verfügung stehen, selbst bei unerwarteten Ausfällen oder Hardwarefehlern.
Anwendungen, die auf der AppMaster Plattform aufgebaut sind, unterstützen hierfür Hochverfügbarkeit; die Backend-Anwendung muss unter Berücksichtigung der Tatsache erstellt werden, dass sie zustandslos sind. Sie haben keinen internen Zustand. Unsere Nutzer, die Hochverfügbarkeit für ihre Backend-Anwendungen benötigen, sollten ihre Projekt-Binärdateien herunterladen und sie in Kubernetes oder Docker Swarm im Load-Balancing-Modus hosten. Das heißt, dass jede nächste Anfrage vom Client an eine neue Instanz des Backends geht, so dass Sie die Last fast unbegrenzt erhöhen und einen Failover-Cluster haben können.
Wie funktioniert Hochverfügbarkeit?
Hochverfügbarkeit funktioniert durch die Implementierung von Strategien und Technologien, um ein System oder einen Dienst kontinuierlich betriebsbereit und für die Benutzer verfügbar zu halten. Es gibt mehrere gängige Methoden, um Hochverfügbarkeit zu erreichen, z. B:
- Redundanz bedeutet, dass mehrere Kopien eines Systems oder Dienstes gleichzeitig laufen, so dass bei einem Ausfall eines Systems oder Dienstes die anderen den Betrieb übernehmen können. Beispielsweise führen mehrere Server dieselbe Anwendung aus, so dass andere den Datenverkehr übernehmen können, wenn einer ausfällt.
- Ausfallsicherung: Hierbei wird automatisch auf ein redundantes System oder eine redundante Komponente umgeschaltet, wenn ein Ausfall festgestellt wird. So kann z. B. ein sekundärer Server den Datenverkehr übernehmen, wenn ein primärer Server ausfällt.
- Replikation: Hierbei handelt es sich um den Prozess des Kopierens von Daten zwischen Systemen oder Diensten, so dass bei einem Ausfall eines Systems die anderen über eine aktuelle Kopie verfügen.
- Lastausgleich: Hierbei wird der eingehende Datenverkehr auf mehrere Server verteilt, so dass kein einzelner Server überlastet wird und ausfallen kann.
Durch die Implementierung dieser Methoden kann Hochverfügbarkeit sicherstellen, dass ein System oder ein Dienst immer verfügbar ist, auch bei Störungen oder Ausfällen. Es ist jedoch wichtig zu wissen, dass Hochverfügbarkeit keine Garantie für 100 %ige Betriebszeit ist und dass auch bei HA-Systemen mit gewissen Ausfallzeiten zu rechnen ist.
Was sind Hochverfügbarkeits-Cluster?
Hochverfügbarkeitscluster (HACs) sind eine spezielle Art von Hochverfügbarkeitslösung, bei der mehrere Server zu einem einzigen System zusammengefasst werden. Die Server in einem Hochverfügbarkeits-Cluster arbeiten zusammen, um den Benutzern einen einzigen Zugangspunkt zu bieten und um sicherzustellen, dass bei einem Ausfall eines Servers die anderen übernehmen und die Dienste weiter anbieten können.
Es gibt verschiedene Arten von Hochverfügbarkeits-Clustern, wie z. B.:
- Aktiv-Passiv-Cluster: Bei diesem Clustertyp wird ein Server als aktiver Server bezeichnet, der alle Anfragen bearbeitet, während die anderen (passiven Server) in Bereitschaft sind und übernehmen können, wenn der aktive Server ausfällt.
- Aktiv-Aktiv-Cluster: Bei diesem Clustertyp sind alle Server aktiv und bearbeiten gleichzeitig Anfragen; auf diese Weise wird die Last auf sie verteilt.
- Load-Balancing-Cluster: Dieser Cluster verteilt den eingehenden Datenverkehr auf mehrere Server, so dass kein einzelner Server überlastet wird und ausfallen kann.
HACs können mehrere Vorteile bieten, wie z. B. hohe Verfügbarkeit, verbesserte Skalierbarkeit und höhere Leistung. Sie werden in vielen Anwendungen eingesetzt, z. B. in Datenbanken, Webservern, E-Mail-Servern und anderen. Es ist wichtig zu wissen, dass die Einrichtung und Wartung eines HAC komplex sein kann und spezielle Software und Hardware erfordert. Außerdem ist es wichtig, dass ein angemessener Test- und Notfallwiederherstellungsplan vorhanden ist, um sicherzustellen, dass der Cluster im Falle eines Ausfalls korrekt umschalten kann.
Warum ist Hochverfügbarkeit so wichtig?
Hochverfügbarkeit ist für Unternehmen, die sich bei ihren Abläufen stark auf Technologie verlassen, von entscheidender Bedeutung. Sie stellt sicher, dass kritische Systeme und Dienste immer betriebsbereit und verfügbar sind, so dass Ausfallzeiten und Unterbrechungen minimiert werden. Die Geschäftskontinuität ist einer der wichtigsten Vorteile der Hochverfügbarkeit. Sie trägt dazu bei, dass der Geschäftsbetrieb auch bei unerwarteten Ausfällen oder Störungen fortgesetzt werden kann, wodurch das Risiko von Umsatz- und Produktivitätseinbußen sowie die Unzufriedenheit der Kunden minimiert wird. Die Einhaltung von Vorschriften ist ein weiterer wichtiger Aspekt, da viele Branchen strenge Anforderungen an die Systemverfügbarkeit stellen. Hochverfügbarkeit kann Unternehmen helfen, diese Anforderungen zu erfüllen und kostspielige Bußgelder und Strafen zu vermeiden.
Darüber hinaus kann Hochverfügbarkeit Unternehmen einen Wettbewerbsvorteil verschaffen, indem sie sicherstellt, dass ihre Systeme und Dienste für die Kunden stets verfügbar sind, was zu einer höheren Kundenzufriedenheit und -treue beitragen kann. Darüber hinaus kann Hochverfügbarkeit die Kosten minimieren, indem sie Ausfallzeiten und die damit verbundenen Kosten für Umsatzeinbußen, Rufschädigung und zusätzliche Kosten für die Wiederherstellung des Dienstes minimiert. Insgesamt spielt die Hochverfügbarkeit eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung der Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit kritischer Systeme und Dienste. Sie hilft Unternehmen, die Risiken von Systemausfällen zu minimieren und sicherzustellen, dass der Betrieb reibungslos weiterläuft.
Hochverfügbarkeitsarchitektur
Der Begriff Hochverfügbarkeitsarchitektur bezieht sich auf den Entwurf und die Implementierung von Systemen und Infrastrukturen, die eine hohe Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit gewährleisten können. Dabei werden mehrere Strategien und Technologien eingesetzt, um sicherzustellen, dass ein System oder ein Dienst immer verfügbar ist, auch bei Störungen oder Ausfällen.
Hier sind einige Schlüsselkomponenten einer Hochverfügbarkeitsarchitektur:
- Redundanz bedeutet, dass mehrere Kopien eines Systems oder Dienstes gleichzeitig laufen, so dass bei einem Ausfall eines Systems oder Dienstes die anderen den Betrieb übernehmen können. Dies kann durch verschiedene Methoden erreicht werden, z. B. durch Hardware-Redundanz, Software-Redundanz und Netzwerk-Redundanz.
- Ausfallsicherung: Hierbei wird automatisch auf ein redundantes System oder eine redundante Komponente umgeschaltet, wenn ein Ausfall festgestellt wird. Dies kann durch verschiedene Methoden erreicht werden, z. B. durch manuelle Ausfallsicherung, automatische Ausfallsicherung und Lastausgleich.
- Replikation: Hierbei handelt es sich um den Prozess des Kopierens von Daten zwischen Systemen oder Diensten, so dass bei einem Ausfall eines Systems die anderen über eine aktuelle Kopie verfügen. Dies kann durch verschiedene Methoden erreicht werden, z. B. durch synchrone, asynchrone und verteilte Replikation.
- Überwachung und Verwaltung: Hierbei handelt es sich um den Prozess der Überwachung des Zustands der Systeme und Dienste und der Ergreifung geeigneter Maßnahmen, wenn ein Ausfall festgestellt wird. Dies kann durch verschiedene Tools und Techniken wie Überwachungssoftware, Protokollierung und Alarmierung erreicht werden.
Eine Hochverfügbarkeitsarchitektur wird in der Regel auf verteilte Weise implementiert, wobei mehrere Server, Netzwerkgeräte und andere Komponenten zusammenarbeiten, um ein hohes Maß an Verfügbarkeit zu gewährleisten. Sie erfordert außerdem einen robusten Test-, Wartungs- und Notfallwiederherstellungsplan, um sicherzustellen, dass die Systeme im Falle eines Ausfalls korrekt umschalten können.
Welche Hochverfügbarkeitsprodukte benötigen Sie?
Es gibt verschiedene Produkte, mit denen Unternehmen Hochverfügbarkeit erreichen können. Welche Produkte benötigt werden, hängt von den spezifischen Anforderungen des Unternehmens und der Art der Systeme und Dienste ab, die hochverfügbar gemacht werden müssen. Hier sind einige Beispiele für Produkte, die zur Erreichung von Hochverfügbarkeit eingesetzt werden können:
- Lastverteiler: Diese Geräte verteilen den eingehenden Datenverkehr auf mehrere Server und sorgen dafür, dass kein einzelner Server überlastet wird und ausfallen kann.
- Clustering-Software: Diese Software ermöglicht es mehreren Servern, als ein einziges System zusammenzuarbeiten. Sie bietet einen einzigen Zugangspunkt für die Benutzer und stellt sicher, dass bei einem Ausfall eines Servers die anderen übernehmen und die Dienste weiter anbieten können.
- Replikations-Software: Mit dieser Software werden Daten zwischen Systemen oder Diensten kopiert, so dass bei einem Ausfall eines Systems die anderen über eine aktuelle Kopie der Daten verfügen.
- Backup- und Disaster-Recovery-Software: Diese Software dient dazu, Sicherungskopien von Daten und Systemen zu erstellen und diese bei einem Ausfall wiederherzustellen.
- Überwachungs- und Verwaltungssoftware: Diese Software dient dazu, den Zustand von Systemen und Diensten zu überwachen und geeignete Maßnahmen zu ergreifen, wenn ein Ausfall festgestellt wird.
- Cloud-basierte Dienste: Cloud-Anbieter bieten eine breite Palette von Hochverfügbarkeitsdiensten wie Lastausgleich, automatische Skalierung, aktiv-aktive Replikation, Disaster Recovery und mehr.
Es ist wichtig zu wissen, dass die Einrichtung und Wartung einer Hochverfügbarkeitslösung komplex sein kann und spezielle Kenntnisse und Fähigkeiten erfordert. Die Zusammenarbeit mit erfahrenen Fachleuten ist unerlässlich, um sicherzustellen, dass die Lösung korrekt implementiert wird und den Anforderungen des Unternehmens gerecht wird.
Was ist der Unterschied zwischen Hochverfügbarkeit und Redundanz?
Hochverfügbarkeit (HA) und Redundanz sind verwandte Konzepte, aber sie beziehen sich auf unterschiedliche Aspekte der Gewährleistung der ständigen Verfügbarkeit von Systemen und Diensten. Hochverfügbarkeit bedeutet, dass ein System oder ein Dienst immer verfügbar ist, mit minimalen Unterbrechungen oder Ausfallzeiten. Dabei werden mehrere Strategien und Technologien eingesetzt, um sicherzustellen, dass ein System oder ein Dienst immer verfügbar ist, auch bei Störungen oder Ausfällen.
Redundanz hingegen bedeutet, dass mehrere Kopien eines Systems oder einer Komponente vorhanden sind, so dass bei einem Ausfall einer Komponente die anderen den Betrieb übernehmen können. Dies kann durch verschiedene Methoden erreicht werden, z. B. durch Hardware-Redundanz, Software-Redundanz und Netzwerkredundanz. Redundanz ist eine der wichtigsten Strategien zur Erreichung hoher Verfügbarkeit, aber nicht die einzige.
Kurz gesagt, Hochverfügbarkeit ist ein Ziel, ein Entwurfsprinzip, und bezieht sich auf die Gesamtverfügbarkeit eines Systems. Gleichzeitig ist Redundanz eine Strategie, eine Technik, und bezieht sich auf die Praxis, mehrere Kopien eines Systems oder einer Komponente zu haben.
Hochverfügbarkeit und Fehlertoleranz
Hochverfügbarkeit und Fehlertoleranz sind verwandte Konzepte, die sicherstellen, dass Systeme und Dienste immer verfügbar sind. Hochverfügbarkeit (HA) stellt sicher, dass ein System oder ein Dienst immer mit minimaler Unterbrechung oder Ausfallzeit verfügbar ist. Dabei werden mehrere Strategien und Technologien eingesetzt, um sicherzustellen, dass ein System oder ein Dienst immer verfügbar ist, auch bei Störungen oder Ausfällen.
Fehlertoleranz hingegen bezieht sich auf die Fähigkeit eines Systems, auch dann weiterzuarbeiten, wenn eine oder mehrere seiner Komponenten ausfallen. Sie misst, wie gut ein System Ausfällen standhalten und weiter funktionieren kann. Fehlertoleranz kann durch verschiedene Methoden wie Redundanz, Replikation und Lastausgleich erreicht werden.
Sowohl Hochverfügbarkeit als auch Fehlertoleranz sind wichtig, um sicherzustellen, dass Systeme und Dienste immer verfügbar sind. Bei der Hochverfügbarkeit geht es darum, Ausfallzeiten zu minimieren und die ständige Verfügbarkeit der Systeme zu gewährleisten, während bei der Fehlertoleranz sichergestellt werden soll, dass die Systeme auch bei Ausfällen weiterarbeiten können.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Hochverfügbarkeit ein Ziel, ein Entwurfsprinzip, ist und sich auf die Gesamtverfügbarkeit eines Systems bezieht. Gleichzeitig ist die Fehlertoleranz eine Eigenschaft, die die Fähigkeit eines Systems misst, trotz Fehlern zu funktionieren.
Bewährte Praktiken für hohe Verfügbarkeit
Die Implementierung von Hochverfügbarkeit (HA) kann komplex sein und erfordert spezielle Kenntnisse und Fähigkeiten. Im Folgenden finden Sie einige bewährte Verfahren, die Unternehmen anwenden können, um Hochverfügbarkeit zu erreichen:
- Planung für Ausfälle: Gehen Sie davon aus, dass es zu Ausfällen kommen wird, und konzipieren Sie die Systeme und die Infrastruktur so, dass sie für solche Fälle gerüstet sind. Dazu gehört die Implementierung von Redundanz, Failover und Replikation.
- Überwachen und Testen: Überwachen und testen Sie die Systeme und die Infrastruktur regelmäßig, um sicherzustellen, dass sie korrekt funktionieren und dass die Ausweichmechanismen wie erwartet funktionieren.
- Einen Notfallwiederherstellungsplan haben: Verfügen Sie über einen gut definierten Disaster-Recovery-Plan, um sicherzustellen, dass die Systeme im Falle eines Ausfalls schnell wiederhergestellt werden können.
- Lastverteiler verwenden: Verwenden Sie Load Balancer, um den eingehenden Datenverkehr auf mehrere Server zu verteilen, damit kein einzelner Server überlastet wird und ausfallen kann.
- Halten Sie Software und Hardware auf dem neuesten Stand: Aktualisieren Sie Software und Hardware regelmäßig, um sicherzustellen, dass sie sicher sind und einwandfrei funktionieren.
- Nutzen Sie Cloud-basierte Dienste: Nutzen Sie Cloud-basierte Dienste wie Lastausgleich, automatische Skalierung, aktiv-aktive Replikation, Notfallwiederherstellung und mehr.
- Schulen und schulen Sie Ihr Team: Schulen und schulen Sie Ihr Team in den besten Praktiken für Hochverfügbarkeit und stellen Sie sicher, dass sie wissen, wie wichtig die Aufrechterhaltung der Hochverfügbarkeit ist.
- Erstellen Sie einen Test- und Wartungsplan: Legen Sie einen Zeitplan für Tests und Wartung fest und halten Sie sich daran; so können Sie Probleme erkennen, bevor sie zu Ausfällen führen.
Durch die Befolgung dieser Best Practices können Unternehmen die Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit ihrer Systeme und Dienste erhöhen und das Risiko von Systemfehlern und Ausfällen minimieren.
FAQ
Was ist Hochverfügbarkeit (HA)?
Unter Hochverfügbarkeit versteht man die Fähigkeit eines Systems oder Dienstes, bei geplanten oder ungeplanten Ausfällen oder Unterbrechungen betriebsbereit und für die Benutzer zugänglich zu bleiben. Dies kann Hardwareausfälle, Netzwerkausfälle oder andere Arten von Störungen umfassen.
Warum ist Hochverfügbarkeit wichtig?
Hochverfügbarkeit ist wichtig, weil sie dazu beiträgt, dass Systeme und Dienste auch bei einem Ausfall oder einer Störung verfügbar und für die Benutzer zugänglich bleiben. Dadurch können Ausfallzeiten vermieden und die Auswirkungen von Ausfällen auf den Geschäftsbetrieb minimiert werden.
Wie wird Hochverfügbarkeit erreicht?
Hochverfügbarkeit kann durch eine Vielzahl von Methoden erreicht werden, darunter:
- Redundanz: Verwendung mehrerer Systeme oder Komponenten, die im Falle eines Ausfalls einspringen können
- Clustering: Einsatz mehrerer Systeme, die zusammenarbeiten, um einen einzigen, hochverfügbaren Dienst bereitzustellen
- Lastausgleich: Verteilung der eingehenden Anfragen auf mehrere Systeme, um sicherzustellen, dass kein einzelnes System überlastet wird
Gibt es verschiedene Stufen der Hochverfügbarkeit?
Ja, es gibt verschiedene Stufen der Hochverfügbarkeit, die sich nach der gewünschten Betriebszeit und den Kosten für die Erreichung der Verfügbarkeit richten. Einige gängige Stufen der Hochverfügbarkeit sind:
99,9 % Verfügbarkeit: Auch als "drei Neunen" bekannt, entspricht dieser Grad der Verfügbarkeit etwa 8,76 Stunden Ausfallzeit pro Jahr
99,99%ige Verfügbarkeit: auch als "vier Neunen" bekannt, entspricht dieser Verfügbarkeitsgrad etwa 52,56 Minuten Ausfallzeit pro Jahr
99,999% Verfügbarkeit: auch bekannt als "fünf Neunen" Verfügbarkeit, dieser Grad der Verfügbarkeit entspricht etwa 5,26 Minuten Ausfallzeit pro Jahr
Wie verhält sich Hochverfügbarkeit zu Disaster Recovery?
Hochverfügbarkeit und Disaster Recovery sind miteinander verwandt, aber sie sind nicht dasselbe. Hochverfügbarkeit konzentriert sich auf die Vermeidung von Ausfällen und die Sicherstellung der Verfügbarkeit von Systemen und Diensten, während sich Disaster Recovery auf die Wiederherstellung von Systemen und Diensten im Falle einer größeren Störung oder Katastrophe konzentriert. Zusammen können Hochverfügbarkeit und Disaster Recovery sicherstellen, dass ein Unternehmen auch bei Störungen und Ausfällen weiterarbeiten kann.
Kann Hochverfügbarkeit vor Ort oder nur in der Cloud implementiert werden?
Hochverfügbarkeit kann sowohl vor Ort als auch in der Cloud implementiert werden. Bei Vor-Ort-Implementierungen werden in der Regel redundante Systeme und Komponenten an einem einzigen physischen Standort eingerichtet, während bei Cloud-basierten Implementierungen Funktionen wie Lastausgleich und automatische Skalierung genutzt werden können, um Hochverfügbarkeit über mehrere geografische Standorte hinweg zu gewährleisten.
Was sind die Vorteile von Hochverfügbarkeitslösungen?
Zu den Vorteilen von Hochverfügbarkeitslösungen gehören:
- Minimierung von Ausfallzeiten und Unterbrechungen der Geschäftsabläufe
- Verbesserung der Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit von Systemen und Diensten
- Verringerung des Risikos von Datenverlust oder -beschädigung
- Verbesserung der Kundenzufriedenheit durch Bereitstellung eines stabileren und zuverlässigeren Dienstes
- Kosteneinsparungen, da keine zusätzliche Hardware benötigt wird.
