Die Vorteile der Servervirtualisierung ermöglichen die schnelle Bereitstellung von Test- und Entwicklungsumgebungen.
Soll neben Einzel-Systemen ein Cluster virtualisiert werden, kann das in virtuellen Umgebungen bekannte Timekeeping-Problem durch unvorhersehbare Zeitsprünge eine erfolgreiche Virtualisierung verhindern. In seiner Bachelor-Arbeit hat Thomas Lange die vollständige Virtualisierung eines Datenbank-Clusters auf einem einzelnen Computer untersucht und dabei auftretende Probleme analysiert. Auf den Ergebnissen aufbauend, soll in dieser Arbeit Oracle Real Application Clusters (Oracle RAC) mit Oracle VM anstelle von VMware Server virtualisiert werden. Um das in Unternehmen häufig verwendete Virtualisierungsprodukt VMware vSphere 4 weiter verwenden zu können und die Wiederverwendbarkeit zu ermöglichen, soll Oracle VM selbst in einer virtuellen Maschine installiert werden. Dadurch entsteht eine doppelt virtualisierte Umgebung.
Durch eine zusätzliche Virtualisierungsschicht können Entwickler, bei doppelter Virtualisierung, selbst die für ein Datenbank-Cluster notwendigen Einstellungen vornehmen. Diese Arbeit untersucht, ob und in welchem Ausmaß die Probleme der Bachelor-Arbeit in der speziellen, virtuellen Systemumgebung auftreten. Neben technischen spielen auch organisatorische Faktoren, wie die mangelnde Anpassung von Geschäftsprozessen, bei der Einführung von Virtualisierung eine Rolle.
Anhand eines Fallbeispiels wird gezeigt, wie Virtualisierung in großen Unternehmen wie der Telekom Deutschland GmbH realisiert werden kann. Die Erläuterung von Anforderungen an eine virtuelle Testumgebung und die Untersuchung der Besonderheiten von doppelter Virtualisierung führen zum Praxisteil, bei dem ein Oracle RAC mit zwei doppelt virtualisierten Knoten aufgebaut und untersucht wird. Das für die Umgebung optimale Speichersystem wurde in Testreihen ermittelt und anhand technischer und organisatorischen Faktoren ausgewählt. Neben der Untersuchung der technischen Umsetzbarkeit und dem Ausmaß des Timekeeping-Problems wurde die Leistungsfähigkeit auf jeder Systemebene gemessen und miteinander verglichen. Die Spezifizierung des Leistungsverlusts durch einfache und doppelte Virtualisierung war somit möglich.
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
1.1. Motivation und Problemstellung
1.2. Zielsetzung und Aufbau der Arbeit
2. Technologien und Konzepte in virtuellen Umgebungen
2.1. Virtualisierung
2.1.1. Technologischer Hintergrund
2.1.2. Virtualisierte Zeitgebung: Das Timekeeping-Problem
2.1.3. Virtualisierungslösungen
2.2. Speichertechnologien
2.2.1. Direct Attached Storage (DAS)
2.2.2. Speichernetze
2.2.3. Speicher in virtuellen Umgebungen
2.3. Oracle Real Application Clusters (RAC)
2.3.1. Architektur
2.3.2. Automatic Storage Management
2.3.3. Oracle RAC in virtuellen Umgebungen
2.4. ITIL (IT Infrastructure Library)
3. Strategien zum Aufbau virtueller (Test)-Umgebungen
3.1. Virtualisierung in Unternehmen
3.2. Fallbeispiel: Virtualisierung bei der Telekom Deutschland GmbH
3.2.1. Umfang der Virtualisierung
3.2.2. Probleme in der Praxis
3.3. Anforderungen an eine virtualisierte Testumgebung
3.4. Doppelte Virtualisierung: Probleme und Konsequenzen
4. Oracle RAC in einer doppelt virtualisierten Testumgebung
4.1. Konzept und Vorgaben
4.2. Vorstellung der Testumgebung
4.2.1. Testaufbau und Erläuterung der Systemebenen
4.2.2. Hardwareausstattung und Softwareversionen
4.2.3. Analysemethoden und -werkzeuge
4.3. Auswahl der Speichersysteme
4.4. Installation
4.4.1. VMware vSphere 4 und VMware Server
4.4.2. Oracle VM
4.4.3. Oracle RAC
4.5. Analyse der Umgebungseigenschaften
4.5.1. Leistungsfähigkeit
4.5.2. Timekeeping
4.5.3. Testszenario: Oracle RAC
5. Auswertung und Interpretation der Ergebnisse
6. Fazit und Ausblick
Zielsetzung & Themen
Diese Diplomarbeit untersucht die Konfiguration und Installation eines Oracle Real Application Clusters (RAC) in einer doppelt virtualisierten Umgebung, um zu prüfen, ob die in vorherigen Arbeiten festgestellten Probleme – insbesondere das Timekeeping-Problem – auch in diesem spezifischen Szenario auftreten und wie sich der Leistungsverlust durch die zusätzliche Virtualisierungsschicht beziffern lässt.
- Virtualisierungstechnologien für Datenbank-Cluster
- Analyse und Optimierung des Timekeeping-Problems in virtuellen Systemen
- Einsatz von Oracle VM als zweite Virtualisierungsebene
- Vergleich verschiedener Speichertechnologien (DAS, NFS, iSCSI)
- Fallstudie zur IT-Virtualisierung in Großunternehmen
Auszug aus dem Buch
1.1. Motivation und Problemstellung
Mit der Verschmelzung von Geschäftsprozessen und den Funktionen moderner Computer, begann vor Jahren die Suche nach größtmöglicher Effizienz bei dem Betrieb der Informationstechnologie (IT). So sagten 87% der Nordamerikaner und 80% der Europäer bei einer Befragung zu Möglichkeiten der IT-Effizienzsteigerung aus, ihr Unternehmen, sowie die vorhandenen Geschäftsprozesse ohne Technologie nicht führen zu können [9]. Die hohe Abhängigkeit von der IT ist risikoreich, da die Verfügbarkeit der IT und die zuverlässige Speicherung von Unternehmensdaten für den Geschäftserfolg unabdingbar sind. Im Regelfall werden für die Speicherung von Daten Datenbank-Cluster eingesetzt. Ein Cluster ist eine Gruppe unabhängiger Computer, die als Einzelsystem agieren und dabei eine höhere Verfügbarkeit sowie Skalierung erlauben als ein System, welches nur aus einem einzelnen Computer besteht [11].
Neben dem hohen Risiko sind jedoch die Faktoren für einen größeren Geschäftserfolg bekannt: Werden die Effizienz der IT und die Produktivität der Mitarbeiter maximiert, können die Geschäftsprozesse schnell durchlaufen und der Geschäftserfolg gesteigert werden. Mit ITIL gibt es für die Verbesserung von Geschäftsprozessen ein in der Praxis erprobtes Rahmenwerk, welches in fünf Büchern den Weg zu einem effizienten IT-Betrieb aufzeigt. Um die Effizienz der IT in einem Unternehmen zu steigern, gibt es mehrere Ansätze. Zwei Maßnahmen sind die effiziente Nutzung vorhandener Ressourcen und die Reduzierung der Kosten. An diesen Punkten setzt Virtualisierung an. Im IT-Bereich bedeutet Virtualisierung die Abstraktion von physischer Hardware hin zu einer Virtuelle Maschine (VM). Die tatsächlich vorhandene Hardware wird dabei in einzelnen, abstrahierten Anteilen zu virtuellen Maschinen zusammengefasst, die sich wie eigenständige Computer verhalten [32]. Werden mehrere physische Server auf einem einzelnen leistungsstarken Server konsolidiert, werden vorhandene Ressourcen besser genutzt und Energie, Platz und damit Kosten eingespart.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Erläutert die Motivation zur IT-Effizienzsteigerung durch Virtualisierung, definiert die Problemstellung der Arbeit und beschreibt den Aufbau sowie die Zielsetzung der Untersuchung.
2. Technologien und Konzepte in virtuellen Umgebungen: Vermittelt die theoretischen Grundlagen zu Virtualisierungsverfahren, Speichersystemen, Oracle RAC und ITIL-Prozessen.
3. Strategien zum Aufbau virtueller (Test)-Umgebungen: Diskutiert den Unternehmenseinsatz von Virtualisierung, Anforderungen an Testumgebungen und die spezifischen Herausforderungen der doppelten Virtualisierung.
4. Oracle RAC in einer doppelt virtualisierten Testumgebung: Dokumentiert den konkreten Testaufbau, die Konfiguration der Systemebenen, die Installation von Oracle VM und Oracle RAC sowie die durchgeführten Analysemethoden.
5. Auswertung und Interpretation der Ergebnisse: Analysiert die Messergebnisse hinsichtlich Leistungsfähigkeit und Timekeeping-Stabilität im Vergleich zu vorangegangenen Studien.
6. Fazit und Ausblick: Fasst die Ergebnisse zusammen, bewertet die technische und organisatorische Umsetzbarkeit und gibt Empfehlungen für künftige Forschungsfelder.
Schlüsselwörter
Virtualisierung, Oracle RAC, Datenbank-Cluster, doppelte Virtualisierung, Timekeeping-Problem, VMware vSphere, Oracle VM, Speichervirtualisierung, ITIL, Testumgebung, Hochverfügbarkeit, Lastverteilung, Systemperformance, Netzwerkkonfiguration, Betriebssystemsicherheit.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit untersucht die technische Machbarkeit und Leistungsfähigkeit des Betriebs von Oracle Real Application Clusters (RAC) innerhalb einer sogenannten doppelt virtualisierten Testumgebung.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die Schwerpunkte liegen auf Virtualisierungstechnologien, dem Betrieb von Oracle Datenbank-Clustern, Speichertechnologien in virtuellen Umgebungen sowie dem IT-Service-Management nach ITIL.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Ziel ist es zu klären, ob durch den Einsatz einer doppelten Virtualisierung die bekannten Probleme mit der Zeithaltung (Timekeeping) minimiert werden können und inwieweit die Leistung für Testzwecke akzeptabel ist.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Die Arbeit nutzt einen experimentellen Ansatz, bei dem eine Testumgebung auf drei Ebenen aufgebaut, durch Benchmark-Programme (z.B. Swingbench, p7zip) vermessen und mit den Ergebnissen vorangegangener Untersuchungen verglichen wird.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil umfasst die theoretischen Konzepte, die detaillierte Beschreibung der Test-Hardware und -Software sowie die Analyseergebnisse zu Prozessor-, Speicher- und Netzwerkleistung unter Einfluss der Virtualisierung.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Virtualisierung, Oracle RAC, Datenbank-Cluster, Timekeeping-Problem, doppelte Virtualisierung und Testumgebung.
Warum ist das Timekeeping-Problem bei Datenbank-Clustern kritisch?
Da Cluster-Systeme eine präzise zeitliche Synchronisation benötigen, führen plötzliche Zeitsprünge in virtuellen Umgebungen dazu, dass die Cluster-Software einen Knoten-Ausfall fehlinterpretiert und unnötige Neustarts auslöst.
Was bedeutet der Begriff "doppelte Virtualisierung"?
Doppelte oder verschachtelte Virtualisierung bezeichnet den Betrieb eines Hypervisors als Gast innerhalb einer bereits virtualisierten Maschine, was komplexere Konfigurationen durch den Anwender ermöglicht.
Welche Speichertechnologien wurden verglichen?
Es wurden die Geschwindigkeiten von direkt angeschlossenem Speicher (DAS), Network File System (NFS) und iSCSI-Speichernetzwerken auf verschiedenen Virtualisierungsebenen verglichen.
Warum ist die organisatorische Komplexität ein Problem bei doppelter Virtualisierung?
Durch die zusätzliche Schicht entstehen oft undokumentierte Infrastrukturen, die dem zentralen Kapazitätsmanagement und den Sicherheitsrichtlinien von Unternehmen (wie im Fallbeispiel der Telekom) widersprechen können.
- Quote paper
- Markus Bräunig (Author), 2010, Konfiguration und Installation eines Datenbank Cluster-Systems in virtuellen Systemumgebungen, Munich, GRIN Verlag, https://www.hausarbeiten.de/document/180475
