仮想化: Hyper-V と高可用性
Hyper-V と Windows Server のフェールオーバー クラスタリングを組み合わせて使用すると、物理的なコンピューターと仮想マシンで構成された高可用性のクラスターを実現できます。
Thomas Olzak
出典: 『Microsoft Virtualization』(Syngress、2010 年)
端的に言うと、高可用性 (HA) は、常時サービスにアクセスできるという前提でユーザーにサービスを提供することです。通常、この状態を実現するために、なんらかの労力が注がれています。
HA と言う場合、なんらかのサーバー クラスターを示唆しています。サーバー クラスターは、2 台以上のサーバーを 1 つのリソースとして構成および管理しているものです。サーバー クラスターには、クライアントのニーズに基づいて物理サーバーのリソースを使用する負荷分散クラスター、または一度に使用するのは 1 台のクラスター メンバー (ノード) だけで、もう 1 台はプライマリで障害が発生したときのために用意しておくフェールオーバー クラスターがあります。
Windows Server では、従来のホスト ベースのクラスターを提供し、フェールオーバーと負荷分散で Hyper-V を使用できるようにしています。可用性の高いサービスを実現するうえで Hyper-V がもたらす特殊な考慮事項もあります。
クラスターの概念
フェールオーバー クラスターは、すべてのクライアント要求を処理する 1 つのノード (通称、プライマリ ノード) で構成されています。また、プライマリ ノードがオンラインの間は基本的にオフラインになっているノードが 1 つ以上あります。これらはセカンダリ ノードと呼ばれます。
負荷分散クラスターでは、すべてのノードが、クライアント要求への対応に積極的に参加します。多くの場合、負荷分散クラスターは、フェールオーバー クラスターとしても機能します。負荷分散クラスターのノードは、他のノードに影響を与えることなく終了できます。
どのクラスターでも、最大の課題は、ノード メンバー (特に、フェールオーバー クラスターの場合) の状態を判断し、現在クラスター アプリケーションとそのデータを制御しているノードを判断することです。多くの場合、各ノードの状態を判断するには、ハードビート ネットワーク (通常、信号 (ハートビート) を通信する物理的に別のネットワークカード) を使用します。
Windows Server 2000 以降の Enterprise Edition と Datacenter Edition には、フェールオーバー クラスターを作成する機能が組み込みで用意されています。この処理は、Windows Server 2008 で大幅に簡略化され、ノードの評価と構成にウィザード ベースのアプローチが使用されるようになりました。
セットアップ ウィザードの検証プロセスでは、ノードだけでなく、インフラストラクチャでクラスターがサポートされることを確認するために利用可能なストレージとネットワーク接続もチェックします。また、アプリケーションでクラスター環境がサポートされるかどうかもチェックします。クラスターのセットアップと構成に必要な手順を実行する前に、サーバー ハードウェアがクラスター環境をサポートする要件を満たしているかどうかも確認します。
ネットワーク負荷分散 (NLB) を使用すると、複数のネットワーク リソースに同じネットワーク名を付けて特定のプールの一部にすることができます。クライアントが、このネットワーク リソースを要求すると、いずれかのノードが応答します。応答するサーバーは、各サーバーで処理するクライアント要求の割合が一定になるようにサーバーを選択するアルゴリズムによって判断されます (この割合は管理者が設定します)。
Hyper-V の HA を定義する
Hyper-V クラスターでは、仮想スタックのどの層を仮想化するかという判断が重要です。物理コンピューターが要件 (接続された記憶域、ハートビート専用ネットワーク インターフェイスへのアクセスなど) を満たしている場合、そのホストはクラスターに含めることができます。
仮想マシン (VM) 自体 (ゲスト) を 1 台のホストでクラスター化することもできます。ハートビートに仮想ネットワークを使用し、クォーラムと他の接続された記憶域に仮想 iSCSI を使用すると、ホスト ハードウェアでサポートしていない場合でも、ゲスト クラスターを作成することができます。また、Hyper-V ゲストを複数の物理ホストでノードとしてホストすることもできます (ただし、すべてのホストがクラスター化できることが条件となります)。
Hyper-V の仮想化を使用すると、非常に堅牢なフェールオーバー ソリューションを作成できます。各物理ホストには複数の VM を含めることが可能で、各 VM はフェールオーバー クラスターのメンバー ノードになります。物理ホストもフェールオーバー クラスターに含めることができます。そのため、VM を配置するときには記憶域とリソースを考慮することが重要です。
各 VM は個別に監視できるので、クラスターの複数の物理ノードに VM を配置することができます。このようにするとパフォーマンスは向上しますが、記憶域の容量に関するニーズの計画を立てるのが難しくなることがあります。
NLB クラスターの VM がもたらすメリットは、サービスの可用性が高くなることです。NLB は、1 台のホストまたは複数のホスト間で使用して、サービスの可用性を提供できます。NLB では、負荷分散に加えて、メンテナンス時や障害が発生したときに、メンバー ノードをクラスターから取り除くことができます。
NLB の機能によってフェールオーバー クラスターのノードになっている VM では、VM のメンテナンス中でもワークロードで高可用性が実現されます。VM で更新やなんらかのメンテナンスが必要な場合は、その VM のワークロードを同じホストの別の VM に転送したり、すべてを別のホストに転送したりすることができます。
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Thomas Olzak は、HCR ManorCare の情報セキュリティの責任者です。HCR ManorCare は、米国オハイオ州に本社を構える、短期および長期のリハビリ サービスと医療サービスを提供する企業で、米国内 32 の州に 500 以上の施設を持っています。この記事と出典元の書籍の執筆には、Jason Boomer、Robert Keefer、および James Sabovik も貢献しています。
©2011 Elsevier Inc. All rights reserved. Syngress (Elsevier の事業部) の許可を得て掲載しています。Copyright 2011. 『Microsoft Virtualization』(Thomas Olzak 著) この書籍と類似書籍の詳細については、elsevierdirect.com (英語) を参照してください。