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Azure Stack HCI - Ein Überblick

Hyperkonvergente Infrastrukturlösung

Claus Eschweiler / 03. Juni 2021

Was ist Azure Stack HCI?

Azure Stack HCI ist eine Hyperkonvergente Infrastruktur Lösung auf welcher Windows und Linux Workloads in einer hybriden OnPremise Umgebung bereitgestellt werden können. Durch das neue Betriebssystem Azure Stack HCI OS wird die lokale Infrastruktur um Cloudfunktionen, wie z.B. Azure Site Recovery bzw. Cloud Backup für virtuelle Server, erweitert. Das Betriebssystem basiert auf Hyper-V Storage Spaces Direct und bietet so eine HCI-Lösung, welche mit Hilfe von Windows Admin Center administriert und auf normaler x86 Enterprise Hardware von z.B. DELL betrieben werden kann.

Azure Stack HCI kann in den verschiedensten Bereichen eingesetzt werden. Sei es in einer klassischen Infrastruktur innerhalb des firmeneigenen Datacenters bis hin zu Workload-Basierten Clustern für High Performance SQL oder Kubernetes. Zudem bietet Azure Stack HCI die Möglichkeit kostengünstige redundante Lösungen für Branche Offices bereit zu stellen.

Vorteile der Azure Integration des lokalen Clusters

Durch die native Integration des Azure Stack HCI Clusters in Microsoft Azure können Clouddienst für OnPremise Infrastrukturen genutzt werden welche normalerweise nur Azure VMs zur Verfügung stehen würden z.B. die Überwachung aller Azure Stack HCI Cluster innerhalb der Azure Oberfläche.

Durch die nahtlose Integration in die Cloud können Hybriddienst einfach und effizient eingesetzt werden. Mögliche Dienste sind z.B. (weitere Services entnehmen Sie der Grafik):

  • Azure Site-Recovery bietet die Möglichkeit einer Notfallwiederherstellung des lokalen Datacenters in der Cloud (DRaaS)
  • Azure Backup zur Sicherung der virtuellen Server direkt nach Azure
  • Azure Monitor zur Überwachung von Aktivitäten der Infrastruktur und Netzwerkverbindungen

Zudem gibt es die Möglichkeit mit Azure Stack HCI OS ein Streched Cluster mithilfe von Hyper-V zu realisieren und somit eine redundante Lösung über zwei Datacenter (LAN / WAN) aufzubauen. Das Cluster-Quorum kann über Azure bereitgestellt werden.

Voraussetzungen für Azure Stack HCI Umgebungen

Um mit Azure Stack HCI OS starten zu können werden mindestens zwei, maximal 16 Server in einem Cluster benötigt. Eine Internetverbindung der Hostsysteme ist zwingend notwendig, um die Lizenzierung durchführen zu können. Ein Statusabgleich wird alle 30 Tage durchgeführt.

Für die Replikation der Cluster-Knoten untereinander ist bei einem 2-Knoten-Cluster eine direkte Verkabelung ohne Switch möglich. Bei mehr als zwei Knoten wird eine Switch Infrastruktur mit mindestens 10Gbit/s benötigt, über welche die Replikationen der Hypervisor stattfindet.

Die Festplattenkonfiguration besteht meist aus mindestens zwei Cache (NVMe od. SSD) und mindestens vier Capacity (SAS / NLSAS) Disks. Es ist auch möglich einen reinen SSD bzw. NVMe Cluster zu betreiben. Hierbei fallen die Cache Disks weg da die Kapazitätslaufwerke genug Performance liefern.

Beim Caching werden die Schreib- und Lesevorgänge auf den SSDs zwischengespeichert. Die geschriebenen Daten werden nachgelagert auf die HDDs verschoben. Somit kann bei Schreibvorgängen SSD-Performance erreicht werden. Bei Lesevorgängen werden Daten zwischengespeichert, welche zuletzt bzw. hochfrequentiert angefragt werden. Durch Flashspeichertechnologie können sehr niedrige Latenzen gewährleistet werden.

Effizienz und Redundanz

Die Effizienz des Speicherplatzes zur Rohkapazität wird durch vier Knoten und mehr erhöht. Die Redundanz wird bei Azure Stack HCI über die Cluster-Knoten erreicht. Als Beispiel bei einem 2-Knoten-Cluster wird ein „RAID 1“ über zwei Knoten erzeugt was einer Failures to Tolerate (FTT) Rate von 1 entspricht, da nur eine Komponente bzw. ein kompletter Host ausfallen darf. Die Effizienz liegt bei 50 Prozent da 2TB Rohkapazität für 1TB Daten genutzt werden.

Zum Vergleich ein 3-Node Cluster mit einem Zwei-Wege Spiegel bietet eine FTT von zwei, da zwei Komponenten gleichzeitig ausfallen dürfen. Die Effizienz liegt bei 33,3 Prozent da 3TB Rohkapazität für 1TB Daten genutzt wird.

Ab vier Clusterknoten wird auf Methoden der Einzel bzw. Dualen Parität gesetzt womit eine deutlich höhere Effizienz bei erhöhter Redundanz gewährleistet wird. Es kann z.B. bei 10 Knoten in einem Cluster eine Effizienz von bis zu 80% erreicht werden. Zudem ist es möglich, für sehr sensible Daten eine gemischte Fehlertoleranz zu betreiben, da die duale Parität und ein Drei-Wege-Spiegel für verschiedene Volumes auf dem gleichen Cluster genutzt werden kann.

Lizenzierung

Azure Stack HCI OS wird über eine aktive Azure Subscription auf Basis der Core-Anzahl des Servers lizenziert. Die Lizenz, welche über Azure bezogen wird, beinhaltet keine Windows Server Lizenz um virtuelle Maschinen betreiben zu dürfen. Diese müssen separat über Windows Server Standard bzw. Windows Server Datacenter Edition bezogen werden.


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