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Cluster de basculement – Bien choisir son serveur d impression

Par Titanfall , le 19 octobre 2019 - 11 minutes de lecture

Un cluster de basculement est un ensemble de serveurs qui travaillent ensemble pour fournir une haute disponibilité (HA) ou une disponibilité continue (CA). Si l'un des serveurs tombe en panne, un autre nœud du cluster peut assumer sa charge de travail avec un minimum ou aucun temps d'indisponibilité via un processus appelé basculement.

Certains clusters de basculement utilisent uniquement des serveurs physiques, tandis que d'autres impliquent des machines virtuelles (VM).

L'objectif principal d'un cluster de basculement est de fournir une autorité de certification ou une autorité de certification pour les applications et les services. Également appelées clusters de tolérance aux pannes (FT), les clusters d'AC permettent aux utilisateurs finaux de continuer à utiliser des applications et des services sans subir de délai d'attente en cas de défaillance d'un serveur. Avec les clusters haute disponibilité, par contre, un utilisateur peut subir une brève interruption de service, mais le système récupère automatiquement sans perte de données et sans temps d'arrêt minimum.

Un cluster est composé de deux nœuds ou plus, ou serveurs, qui sont généralement connectés via des câbles physiques en plus du logiciel. D'autres types de technologie de clustering peuvent être utilisés à des fins telles que l'équilibrage de charge, le stockage et le traitement simultané ou parallèle. Certaines implémentations combinent des clusters de basculement avec une technologie de clustering supplémentaire.

clustering avec basculement

Pour protéger vos données, un réseau dédié connecte les nœuds du cluster de basculement, fournissant ainsi une sauvegarde essentielle de l'autorité de certification ou de la haute disponibilité.

Fonctionnement des clusters de basculement

Alors que les clusters de basculement CA sont conçus pour une disponibilité de 100%, les clusters HA tentent une disponibilité de 99,999%, également appelée «cinq neuf», pour des temps d'arrêt ne dépassant pas 5,26 minutes par an. En contrepartie de leur plus grande disponibilité, les clusters d'autorités de certification sont plus coûteux à mettre en œuvre, en raison de la configuration matérielle accrue.

Clusters de basculement haute disponibilité

Dans un cluster à haute disponibilité, des groupes de serveurs indépendants sont faiblement couplés pour partager des ressources et des données sur l'ensemble du système. Tous les nœuds d'un cluster de basculement ont accès au stockage partagé. Les clusters à haute disponibilité incluent également une connexion de surveillance que les serveurs utilisent pour vérifier le «battement de cœur» ou la santé des autres. Au moins un des nœuds d'un cluster est actif, tandis qu'au moins un est passif.

Dans une configuration simple à deux nœuds, par exemple, en cas d'échec du nœud 1, le nœud 2 utilise la connexion par pulsation pour reconnaître l'échec, puis se configure en tant que nœud actif. Le logiciel de cluster installé sur chaque nœud du cluster garantit que les clients se connectent à un nœud actif.

Dans les configurations plus grandes, la gestion de cluster peut être effectuée par des serveurs dédiés. Un serveur de gestion de cluster envoie en permanence des signaux de pulsation pour déterminer si l'un des nœuds est défaillant et, le cas échéant, pour ordonner à un autre nœud d'assumer la charge.

Certains logiciels de gestion de cluster fournissent des ressources de haute disponibilité pour les machines virtuelles (VM) en les regroupant avec les serveurs physiques sur lesquels ils résident dans un cluster. En cas d'échec, les ordinateurs virtuels de l'hôte défaillant sont redémarrés sur d'autres hôtes.

Le stockage partagé constitue un risque en tant que point de défaillance unique potentiel. Cependant, l'utilisation de RAID 6 avec RAID 10 peut aider à garantir la continuité du service, même en cas de défaillance de deux disques durs.

Si tous les serveurs sont connectés au même réseau électrique, l’alimentation électrique peut représenter un autre point de défaillance unique. Cependant, les nœuds peuvent être sécurisés en équipant chacun d'eux d'une alimentation sans coupure (UPS) distincte.

Clusters de basculement à disponibilité continue

En revanche, un cluster à tolérance de pannes se compose de plusieurs systèmes partageant une seule copie du système d'exploitation d'un ordinateur. Les commandes logicielles émises par un système sont également exécutées sur l'autre système. L’AC ne peut être réalisée qu’en utilisant une copie disponible en permanence et presque exacte d’une machine physique ou virtuelle exécutant le service. Ce modèle de redondance s'appelle 2N.

CA exige que l’organisation utilise du matériel informatique formaté, ainsi qu’un onduleur secondaire. Les systèmes de CA peuvent également compenser de nombreux types de défaillances.

Un système à tolérance de pannes peut, par exemple, détecter automatiquement une défaillance non seulement d'un disque dur, mais également d'une unité de processeur, d'un sous-système d'E / S, d'un bloc d'alimentation ou d'un composant réseau. Le point de défaillance peut être immédiatement identifié et un composant ou une procédure de sauvegarde peut prendre sa place instantanément sans interruption de service.

Dans un cluster de basculement CA, le système d'exploitation est doté d'une interface permettant au programmeur de logiciel d'effectuer des points de contrôle des données critiques à des points prédéterminés d'une transaction.

Le logiciel de clustering peut également être utilisé pour regrouper deux serveurs ou plus afin de constituer un seul serveur virtuel. Vous pouvez également créer de nombreuses autres configurations de basculement CA. Par exemple, un cluster peut être configuré pour qu'en cas de défaillance d'un des serveurs virtuels, les autres répondent en supprimant temporairement le serveur virtuel du cluster. Il redistribue ensuite automatiquement la charge de travail entre les serveurs restants jusqu'à ce que le serveur arrêté soit prêt à être à nouveau en ligne.

Une alternative aux clusters de basculement CA consiste à utiliser un serveur matériel «double» dans lequel tous les composants physiques sont dupliqués. Les calculs sont effectués indépendamment et simultanément sur le même système matériel. Pourtant, cette option peut être encore plus chère.

Ces systèmes matériels «doubles» effectuent la synchronisation en utilisant un nœud dédié qui garde un œil sur les résultats provenant des deux serveurs physiques. Stratus, fabricant de ces serveurs matériels spécialisés tolérants aux pannes, promet que les temps d'arrêt des systèmes ne dépasseront pas 32 secondes par an. Toutefois, le coût d’un serveur Stratus avec deux processeurs pour chaque module synchronisé est estimé à environ 160 000 dollars par nodule synchronisé.

Applications pratiques des clusters de basculement

Disponibilité permanente des applications critiques

Les systèmes à tolérance de pannes sont une nécessité pour les ordinateurs utilisés dans les systèmes de traitement de transactions en ligne (OLTP). OLTP, qui exige une disponibilité de 100%, est utilisé par exemple dans les systèmes de réservation de compagnies aériennes, les transactions électroniques sur actions et les guichets automatiques.

De nombreux autres types d'organisations utilisent également des clusters d'autorité de certification ou des ordinateurs tolérants aux pannes pour des applications critiques, telles que les activités de fabrication, de logistique et de vente au détail. Les applications incluent le commerce électronique, la gestion des commandes et les systèmes d'horodatage des employés, par exemple.

Pour le regroupement d'applications et de services ne nécessitant qu'une disponibilité de “cinq heures sur neuf”, les clusters à haute disponibilité sont généralement considérés comme adéquats.

reprise après sinistre

La récupération après sinistre est une autre application pratique pour les clusters de basculement. Bien sûr, il est vivement recommandé de héberger les serveurs de basculement sur des sites distants en cas de sinistre, tel qu’un incendie ou une inondation, mettant hors de portée de tout le matériel et de tous les logiciels du centre de données principal.

Dans Windows Server 2016 et 2019, par exemple, Microsoft fournit Storage Replica, une technologie permettant la réplication de volumes entre serveurs pour une récupération après sinistre. La technologie comprend une fonctionnalité de «basculement par extension» pour les clusters de basculement couvrant deux sites géographiques.

En étirant les clusters de basculement, les entreprises peuvent se répliquer entre plusieurs centres de données. Si un sinistre se produit sur un site, toutes les données continuent d'exister sur des serveurs de basculement situés sur d'autres sites.

Réplication de base de données

Selon Microsoft, la société a initialement introduit le cluster WSFC (Windows Server Failover Cluster) dans Windows Server 2016, principalement pour protéger des applications «critiques» telles que sa base de données SQL Server et son serveur de communications Microsoft Exchange.

D'autres fournisseurs de bases de données offrent également une technologie de cluster de basculement pour la réplication de bases de données. MySQL Cluster, par exemple, inclut un mécanisme de pulsation pour la détection instantanée des pannes, généralement en une seconde, sur les autres nœuds du cluster, sans interruption de service pour les clients. Une fonctionnalité de réplication géographique permet la mise en miroir des bases de données vers des emplacements distants.

Types de cluster de basculement

Clusters de basculement VMWare

Parmi les produits de virtualisation disponibles, VMware propose plusieurs outils de virtualisation pour les clusters de machines virtuelles. vSphere 6 Fault Tolerance fournit une architecture de CA qui réplique exactement une machine virtuelle VMware sur un autre hôte physique en cas de panne du serveur hôte principal.

Un deuxième produit, VMware HA, adopte l’approche consistant à fournir une haute disponibilité pour les VM en les regroupant avec leurs hôtes dans un cluster pour un basculement automatique. L’utilisation de VMware HA conjointement avec le DRS (Distributed Resource Scheduler) de VMWare ajoute l’équilibrage de la charge, pour un rééquilibrage plus rapide des ordinateurs virtuels après que VMware HA a déplacé les ordinateurs virtuels vers d’autres hôtes.

Cluster de basculement Windows Server (WSFC)

Vous pouvez créer des serveurs de basculement Hyper-V à l'aide de WFSC, une fonctionnalité de Windows 2016 et 2019 qui surveille les serveurs physiques en cluster et fournit un basculement si nécessaire. WFSC surveille également les rôles en cluster, anciennement appelés applications et services en cluster. Si un rôle en cluster ne fonctionne pas correctement, il est soit redémarré, soit déplacé vers un autre nœud.

WFSC inclut la technologie CSV (Cluster Shared Volume) précédente de Microsoft, qui fournit un espace de nom distribué et cohérent pour accéder au stockage partagé à partir de tous les nœuds. En outre, WSFC prend en charge le stockage de partage de fichiers d'autorité de certification pour les ordinateurs virtuels de cluster SQL Server et Microsoft Hyper-V. Il prend également en charge les rôles de haute disponibilité s'exécutant sur des serveurs physiques et les ordinateurs virtuels de cluster Hyper-V. Voici un diagramme de cluster Hyper-V.

Clusters de basculement SQL Server

Dans SQL Server 2017, Microsoft a présenté Always On, une solution haute disponibilité qui utilise WSFC en tant que technologie de plate-forme, enregistrant les composants SQL Server en tant que ressources de cluster WSFC. Selon Microsoft, les ressources associées sont combinées dans un rôle dépendant d'autres ressources WSFC. WSFC peut ensuite identifier et communiquer le besoin de redémarrer une instance SQL Server ou de la basculer automatiquement vers un autre nœud.

Clusters de basculement Red Hat Linux

Les fabricants de systèmes d'exploitation autres que Microsoft fournissent également leurs propres technologies de cluster de basculement. Par exemple, les utilisateurs de Red Hat Enterprise Linux (RHEL) peuvent créer des clusters de basculement haute disponibilité avec le module complémentaire de haute disponibilité et le système de fichiers global Red Hat (GFS / GFS2). Une prise en charge est fournie pour les clusters étendus à un seul cluster couvrant plusieurs sites, ainsi que les clusters multi-sites de «tolérances aux sinistres». Les clusters multi-sites utilisent généralement la réplication de stockage de données activée par le réseau de stockage (SAN).

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