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Datum: 04.09.2019

Hinter den Kulissen: Virtuelle Server am HRZ Hier erhalten Sie einen Einblick Hinter die Kulissen des VHRZ.

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Hier erhalten Sie einen Einblick hinter die Kulissen des Betriebs von virtuellen Servern am HRZ (VHRZ).

Hinter den Kulissen des HRZ befinden sich natürlich nicht nur die zentralen Dienste der Universität Bonn, sondern auch die Technik die notwendig ist, um diese am Laufen zu erhalten.

Wirft man einen Blick Hinter die Kulissen des Hochschulrechenzentrums wird einem schnell bewusst, dass die zentralen Dienste der Universität hier nicht nur von den Mitarbeitern betreut und verwalten werden, sondern auch die für diese Aufgaben notwendige Technik ein Teil des HRZ ist. Diese zentralen Dienste laufen über sogenannte Server, die die notwendigen Rechenleistungen sowie Speicherplatz zur Verfügung stellen. Solche Server ermöglichen es Studierenden sowie Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern auf ihre Universitätsbezogenen Daten und Informationen zuzugreifen. Mit der immer weiter fortschreitenden Modernisierung und Weiterentwicklung dieser Technik rüstet das HRZ seine bestehende, schon zehn Jahre alte, virtuelle Serverumgebung von Grund auf neu auf.

Wie der Name bereits nahelegt, handelt es sich hier nicht mehr nur um physische, sondern auch um virtuelle Server. Dies bedeutet jedoch nicht, dass keinerlei physische Komponenten mehr vorhanden sind. Im Wesentlichen bietet ein sogenannter Hypervisor nun die Möglichkeit, mehrere virtuelle Maschinen zu betreiben. Ein Hypervisor ist ein Stück Software, welcher als VM-Host dient und die vollständige Kontrolle über die Ressourcen des physikalischen Servers besitzt.

Stark vereinfacht erklärt bedeutet dies, dass zum Beispiel Anfragen an die Webseite der Universität bei der Virtualisierungsumgebung ankommen. Von dort werden diese zum jeweiligen VM Host und zum virtuellem Server, der für die Webseite der Universität zuständig ist, weitergeleitet.

 

Wieso hat das HRZ eine neue Virtualisierungsumgebung beschafft?

Die Entscheidung des HRZ für die Erneuerung der bereits bestehenden virtuellen Serverumgebung wurde durch zwei Faktoren beeinflusst.

Der erste dieser Faktoren ist recht simpel und kurz: durch die kontinuierlich steigenden Anforderungen der Speicherkapazität sowie Rechenleistung im Allgemeinen, reicht die Performance der alten Systeme nicht mehr aus. Außerdem werden die alten Systeme teilweise nicht mehr von der Software unterstützt. Zum anderen werden Wartungsverträge (die für eine produktive Nutzung zwingend erforderlich sind) mit der Zeit immer teurer und unattraktiv. Da der Betrieb jedoch weitergehen muss und soll, wurde eine neue, performantere und aktuelle virtuelle Serverumgebung mit deutlich mehr Ressourcen beschafft.

Der zweite Grund für die Umstellung auf die neue virtuelle Serverumgebung, die bereits Ende März 2019 ohne Probleme stattgefunden hat, ist der Wunsch des HRZs, den verschiedenen Instituten der Universität Bonn den Zugang zu virtuellen Servern zu ermöglichen.

Dieser neue Dienst trägt den Namen uniVM. Für diesen bietet die neue virtuelle Serverumgebung gute Voraussetzungen, da die Institute dank der Virtualisierung keine neue Serverhardware selbst anschaffen müssen, sondern über das HRZ Zugang zu virtuellen Servern erhalten können. Durch ein Self Service Portal können sich die IT-Administratoren der verschiedenen Institute ihre eigene virtuelle Umgebung zusammenstellen. Zugang zu diesem Portal kann über das uniVM Antragsformular beantragt werden, wonach die Freischaltung erfolgt. Die Kosten für die Institute und deren virtuellen Servern ergibt sich dabei durch den jeweiligen tatsächlichen Verbrauch von Ressourcen. Die Institute können sich anhand von gängigen Linux Distributionen (CentOS, Debian und Ubuntu Server) sowie eines aktuellen Windows Server 2019 Datacenter Template ihre gewünschten Server zusammenzustellen. Die benötigten Ressourcen lassen sich individuell pro VM konfigurieren.

Weitergehende Infos zu uniVM: https://www.hrz.uni-bonn.de/de/services/weitere-server-dienste/Server-Dienste-fur-institutionen/uniVM

 

Was sind generelle Vorteile von virtuellen Servern?

Neben der moderneren, schnelleren und leistungsfähigeren Technik, bieten virtuelle Server ebenfalls den Vorteil, dass sie flexibel auf jedem Hardware Server aus der Virtualisierungsumgebung betrieben werden können. Falls mal einer der VM Hosts ausfallen sollte, sind die Ausfälle der darauf laufenden virtuellen Server überschaubar, da diese auf anderen VM Hosts einfach neugestartet werden können. Die virtuellen Festplatten der Server liegen in einem über zwei Standorte gespiegeltem Speicherbackend. Durch die Ungebundenheit an die Hardware können Features wie z.B. Hochverfügbarkeit und eine Migration des virtuellen Servers auch im laufenden Betrieb durchgeführt werden können.

Das HRZ besitzt in der neuen Umgebung 24 VM Hosts, aufgeteilt auf dessen zwei Standorte. Jeweils die Hälfte dieser steht den Instituten zur Verfügung. Bei den Servern handelt es sich nicht um klassische Rackserver, sondern um Bladeserver, welche in Chassis untergebracht werden. Ein Bladeserver System zeichnet sich unter anderem durch eine hohe Leistungsdichte, deutlich reduzierte Verkabelung, zentrales vereinfachtes Management der Server sowie eine kompaktere Bauweise aus.

Ein weiterer Vorteil virtueller Server gegenüber ihren physischen Gegenspielern ist die effizientere Nutzung der Hardware, da mehrere virtuelle Server auf derselben Hardware parallel betrieben werden können. Wo zuvor also noch für jeden Dienst ein einzelner Server benötigt und angeschafft werden musste, können sich nun mehrere Dienste einen physikalischen Server und dessen Ressourcen teilen. Eine wichtige Voraussetzung dafür ist die Auslagerung des Speichers in ein redundant ausgelegtes Speichersystem, welches den Servern ermöglicht, parallel auf dieses zuzugreifen. Da dies über beide Standorte des HRZs verteilt ist, können im Falle eines Standortausfalls die Speichersysteme des anderen in kürzester Zeit übernehmen. Dies wird durch eine synchrone Spiegelung der Daten in beiden Standorten gewährleistet.

Neben den bereits genannten Vorteilen, bieten virtuelle Server generell ebenfalls die Möglichkeit, per Mausklick geklont zu werden, welches die Anschaffungskosten sowie das aufwendige Einrichten eines neuen Hardware Servers überflüssig macht. Des Weiteren können sogenannte Snapshots erstellt werden, Momentaufnahmen der virtuellen Server. Sollte es beispielsweise nach einem Update zu Problemen kommen, kann zu der davor angefertigten Momentaufnahme zurückgesprungen werden.

 

Welche Aufgaben übernehmen (virtuelle) Server üblicherweise?

Für das HRZ stellt die neue virtuelle Serverumgebung den Betrieb der zentralen Dienste wie z.B. Plone, BASIS, eCampus, eduroam und das IdM sicher. Das HRZ alleine betreibt über 200 virtuelle Maschinen. Für die gesamte Universität soll das System und der Dienst uniVM die wachsende Nachfrage nach Servern an Instituten der Universität Bonn abdecken. Ein weiterer Punkt ist der Versuch, die IT-Systeme der Universität und der Institute zu zentralisieren und zu verbessern.

Welche Aufgaben die Server für die verschiedenen Institute übernehmen sollen, wird natürlich von Institut zu Institut variieren. Der Gedanke ist jedoch, dass man Ihnen die Möglichkeit bietet auf den virtuellen Servern z.B. Datenbanken, Webserver und Dienste des Institutes zu betreiben. Eine Ausnahme hierbei bilden große Dateiserver sowie HPC (high performance computing).

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