Erreichen von Hochverfügbarkeit und Skalierbarkeit - ARR und NLB

von Won Yoo

Erreichen von Hochverfügbarkeit und Skalierbarkeit:
Microsoft Application Request Routing (ARR) für IIS 7.0 und höher und Netzwerklastenausgleich (Network Load Balancing, NLB).

Abstract

Dieses Dokument enthält präskriptive Anleitungen dazu, wie Routing von Anwendungsanforderungen (ARR) mit Netzwerklastenausgleich (Network Load Balancing, NLB) verwendet werden kann, um hohe Verfügbarkeit und Skalierbarkeit zu erzielen.

Übersicht

Microsoft Routing von Anwendungsanforderungen (Application Request Routing, ARR) für IIS 7.0 ist ein proxybasiertes Routingmodul, das HTTP-Anforderungen auf Grundlage von HTTP-Headern, Servervariablen und Lastenausgleichsalgorithmen an Inhaltsserver weiterleitet. Eine typische ARR-Bereitstellung wird im folgenden Diagramm veranschaulicht:

ARR bietet zwar hohe Verfügbarkeit und Skalierbarkeit für die Inhaltsserver, die gesamte Bereitstellung ist jedoch nicht hochverfügbar oder skalierbar, da:

• ARR ist der Single Point of Failure.
• Die Skalierbarkeit der Inhaltsserver ist durch die maximale Kapazität eines ARR-Servers begrenzt.

Um diese Herausforderungen zu bewältigen, können Administratoren die Verwendung mehrerer ARR-Server mit Netzwerklastenausgleich (Network Load Balancing, NLB) in Betracht ziehen. ARR kann im aktiven/passiven Modus bereitgestellt werden, um nur hohe Verfügbarkeit oder im aktiven/aktiven Modus, um sowohl hohe Verfügbarkeit als auch Skalierbarkeit zu erzielen. In diesem Whitepaper wird beschrieben, wie ARR und NLB zusammen bereitgestellt werden können, um die wichtigsten ARR-Szenarien zu ermöglichen und gleichzeitig hohe Verfügbarkeit und Skalierbarkeit zu erzielen. NLB ist für alle SKUs von Windows Server 2008 verfügbar.

Verwendung des Anwendungsanforderungsroutings und des Netzwerklastenausgleichs

ARR wird als Modul über IIS erstellt und ist darauf ausgelegt, die Routingentscheidungen auf Schicht 7 (Anwendung) zu treffen. Genauer gesagt basiert ARR auf einem anderen IIS-Modul, URL Rewrite, um die eingehenden HTTP-Anforderungsheader und Servervariablen zu prüfen, um die Routingentscheidungen zu treffen. Aufgrund dieses Designs können Administratoren intelligente Routingregeln basierend auf den Informationen auf Anwendungsebene schreiben, z. B.:

• Hostname (HTTP_HOST): Leiten Sie den Datenverkehr basierend auf dem Hostnamen an verschiedene Inhaltsserver weiter.
• Angeforderte Ressource (URL): Ermitteln Sie basierend auf Dateierweiterungen, ob die angeforderten Ressourcen für statische Inhalte oder dynamische Inhalte sind, und leiten Sie die Anforderungen entsprechend weiter.
• Clientinformationen (HTTP_USER_AGENT): Basierend auf dem Browsertyp und der Version leiten Sie die Anforderungen an die entsprechenden Inhaltsserver weiter.
• Benutzerdefinierte Header (Als Cookie nach Anwendungen festlegen): Leiten Sie Datenverkehr basierend auf Cookieinformationen, die von Anwendungen festgelegt werden, z. B. Benutzereinstellung oder Benutzer-ID.

Oben sind nur einige Beispiele aufgeführt. Eine vollständige Liste der HTTP-Header und Servervariablen finden Sie in Anhang A.

Da NLB die Routingentscheidungen auf Ebene 3 trifft, können anwendungsspezifische Informationen wie HTTP-Header und Servervariablen nicht verwendet werden, um anwendungsbasiertes Routing bereitzustellen. Gleichzeitig stellt ARR keine fehlertoleranten Bereitstellungsfeatures für sich selbst bereit und muss sich auf andere ergänzende Technologien und Lösungen verlassen, um eine hohe Verfügbarkeit für die ARR-Ebene zu erreichen. NLB arbeitet auf einer anderen Ebene auf dem Netzwerkstapel und ist auf denselben Servern aktiviert, auf denen ARR bereitgestellt wird:

Szenario 1: HTTP-basiertes Routing und Lastenausgleich

Das HTTP-basierte Routing- und Lastenausgleichsszenario ermöglicht eine 3-stufige Bereitstellungsarchitektur, die Folgendes umfasst:

• Stufe 1 (Web): Stellt duale Zwecke für die Verarbeitung statischer Inhalte und des Routings und des Lastenausgleichs der verbleibenden dynamischen Anforderungen an Server der Stufe 2 bereit.
• Stufe 2 (Anwendung): Verarbeitet dynamische Inhalte, die auf Geschäftslogik basieren.
• Stufe 3 (Daten): Speichert Daten.

Das folgende Diagramm veranschaulicht die 3-stufige Bereitstellung:

Obwohl das obige Beispiel eine Routingregel zeigt, die den statischen Inhalt vom dynamischen Inhalt unterscheidet, besteht ein weiteres häufiges Szenario darin, Präsentationsanforderungen von Webdienstanforderungen zu unterscheiden.

Option1: Aktiv/Passiv

Im aktiven/passiven Modus gibt es in der Regel zwei ARR-Server, in denen ein Server die Anforderungen verarbeitet, während der andere Server als Failoverserver steht. Wie oben erwähnt, erreicht diese Konfiguration zwar eine hohe Verfügbarkeit durch das Entfernen des Single Point of Failures, es ist jedoch keine Skalierungslösung, da die aggregierte Kapazität der Inhaltsserver durch die maximale Kapazität eines ARR-Servers begrenzt ist.

Da in diesem Setup zwei ARR-Server auf die gleiche Weise konfiguriert sind, wird eine freigegebene Konfiguration verwendet. Installieren Sie ARR auf beiden Servern, und erstellen Sie dann den NLB-Cluster. Der NLB-Cluster ist so konfiguriert, dass Datenverkehr nur auf einem der Clusterknoten akzeptiert wird. Dies wird erreicht, indem die Clusterportregeln mit einem einzigen Hostfiltermodus konfiguriert werden. Der Knoten, der den Datenverkehr akzeptiert, wird durch die Hostprioritätseinstellung der NLB-Clusterknoten bestimmt. Weitere Informationen finden Sie in der NLB-Konfiguration .

Mit Ausnahme der Funktion zur Hostnamenaffinität in ARR gibt es keine Runtime-Statusinformationen, die zwischen den beiden ARR-Servern gemeinsam genutzt werden müssen. Daher ist für dieses Szenario keine spezielle Konfiguration auf ARR oder NLB erforderlich. Auch wenn Sie die Serveraffinitätsfunktion in ARR verwenden, werden die Affinitätsstatusinformationen dem passiven Server über ein Cookie im Anforderungsheader zur Verfügung gestellt.

Dieses Szenario wird in der ARR Version 1 vollständig unterstützt.

ARR-Konfiguration

Schritt 1: Aktivieren der freigegebenen Konfiguration auf zwei ARR-Servern.

• Führen Sie die Schritte in diesem Dokument aus, um die freigegebene Konfiguration in IIS einzurichten.

Schritt 2: Konfigurieren der 3-stufigen Bereitstellungsarchitektur mithilfe von ARR.

• Führen Sie die Schritte in diesem Dokument aus, um ARR in der 3-stufigen Bereitstellungsarchitektur zu konfigurieren.

• Auf hoher Ebene beschreibt das obige Dokument Folgendes:

  • Bereitstellung statischer Inhalte auf dem ARR-Server.
  • Schreiben von URL-Umschreibungsregeln für statische Inhalte, sodass sie direkt vom ARR-Server bereitgestellt werden.
  • Schreiben von URL-Umschreibungsregeln für dynamische Inhalte, sodass sie an die Anwendungsserver weitergeleitet werden.

NLB-Konfiguration

Die NLB-Konfiguration ist in die folgenden Schritte unterteilt:

1. Installieren Sie das NLB-Feature auf allen ARR-Servern.
2. Erstellen Sie NLB-Cluster für ARR.
3. Konfigurieren Sie NLB für die aktive/passive Bereitstellung.

Installieren des NLB-Features auf allen ARR-Servern

1. Öffnen Sie Server-Manager.
   
2. Erweitern Sie Features.
3. Klicken Sie auf Features hinzufügen.
4. Wählen Sie im Assistenten zum Hinzufügen von Features Netzwerklastenausgleichaus.
   
5. Klicken Sie auf Installieren, um die Installation des NLB-Features zu bestätigen.
   
6. Überprüfen Sie, ob das NLB-Feature erfolgreich installiert wurde.
   
7. Wiederholen Sie die oben genannten Schritte auf allen ARR-Servern.

Erstellen eines NLB-Clusters für ARR

1. Stellen Sie sicher, dass NLB auf allen Instanzen von ARR-Servern installiert ist.
2. Wechseln Sie zu Start > Alle Programme > Verwaltungstools, und öffnen Sie den Netzwerklastenausgleichs-Manager.
   
3. Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf Netzwerklastenausgleichscluster, und wählen Sie dann Neuen Cluster aus.
   
4. Geben Sie im Dialogfeld „Neuer Cluster“ im Textfeld „Host“ die Serveradresse eines der ARR-Server ein. Wenn mehrere Schnittstellen vorhanden sind, geben Sie die Serveradresse ein, auf der Sie den NLB-Cluster erstellen möchten.
   
5. Im aktiven/passiven Modus (Einzelhostmodus in NLB) bestimmt die Priorität die Reihenfolge, in der Failover ausgeführt wird. Standardmäßig ist der Server mit Priorität 1 der aktive Knoten.
   
6. Die Cluster-IP, eine virtuelle IP-Adresse, ist erforderlich. Klicken Sie auf „Hinzufügen“. Dies ist die IP-Adresse, mit der Clients kommunizieren.
   
7. Geben Sie die virtuelle IP-Adresse ein, und klicken Sie dann auf OK.
   
8. Klicken Sie auf Weiter.
   
9. Übernehmen Sie die Standardwerte. Ausführlichere Informationen finden Sie im Anhang.
   
10. Klicken Sie auf Fertig stellen, um die Erstellung des NLB-Clusters abzuschließen.
    
11. Nachdem der NLB-Cluster erstellt wurde, können Sie dem Cluster weitere Member hinzufügen. Führen Sie die verbleibenden Schritte auf allen zusätzlichen Mitgliedsservern aus. Klicken Sie im Netzwerklastenausgleichs-Manager mit der rechten Maustaste auf den neu ausgewählten Cluster, und wählen Sie dann Host zum Cluster hinzufügen aus.
    
12. Geben Sie die Serveradresse des hinzuzufügenden Mitglieds ein. Wenn mehrere Schnittstellen vorhanden sind, wählen Sie die Schnittstelle aus, die vom NLB-Cluster verwendet werden soll.
    
13. Beachten Sie, dass sich die Prioritätszuweisungen gegenseitig ausschließen und zwischen den Mitgliedsservern im Cluster eindeutig sind. Im aktiven/passiven Modus (Einzelhostmodus in NLB) bestimmt die Priorität die Reihenfolge des Failovers.
    
14. Klicken Sie auf Fertig stellen, um den Mitgliedsserver zum Cluster hinzuzufügen.
    
15. Der Netzwerklastenausgleichs-Manager sollte etwa wie folgt aussehen:
    

Konfigurieren von NLB für die aktive/passive Bereitstellung

1. Um NLB für die aktive/passive Bereitstellung zu konfigurieren, klicken Sie im Netzwerklastenausgleichs-Manager mit der rechten Maustaste auf den Cluster, und wählen Sie dann Clustereigenschaften aus. Klicken Sie auf die Registerkarte Portregeln. Klicken Sie auf Bearbeiten.
   
2. Wählen Sie Einzelner Host aus, und klicken Sie dann auf OK.
   

NLB ist erfolgreich für die Arbeit im aktiven/passiven Modus mit ARR konfiguriert.

Option2: Aktiv/Aktiv

Im Aktiv/Aktiv-Modus können Sie über zwei oder mehr ARR-Server verfügen. Diese Konfiguration erreicht sowohl hohe Verfügbarkeit als auch Skalierbarkeit, im Gegensatz zum Active/Pass-Modus, der nur hohe Verfügbarkeit erreicht.

Wie bereits erwähnt, wird eine gemeinsam genutzte Konfiguration verwendet, da mehrere ARR-Server auf die gleiche Weise konfiguriert sind. Der Hauptunterschied besteht darin, wie NLB konfiguriert ist. Um alle ARR-Server gleichzeitig zu verwenden, wird die NLB-Clusterportregel im Hostmodus konfiguriert.

Unabhängig davon, ob das Affinitätsfeature auf NLB aktiviert ist oder nicht, wird keine spezielle Konfiguration auf den ARR-Servern benötigt. Zum einen verwenden die ARR-Server eine freigegebene Konfiguration, sodass sie auf die gleiche Weise konfiguriert sind. Da ARR ein Clientcookie verwendet, um die Serveraffinitätsinformationen für die eigene Verwendung zu speichern, sind diese Informationen pro Anforderung verfügbar und daher auf den ARR-Servern verfügbar. Die Empfehlung für NLB besteht darin, die Affinität auf keine festzulegen, da sie zu einer noch gleichmäßigeren Lastverteilung führt.

Dieses Szenario wird in der ARR Version 1 vollständig unterstützt.

ARR-Konfiguration

Die ARR-Konfiguration für Aktiv/Aktiv ist identisch mit der von Aktiv/Passiv. Der Hauptunterschied besteht darin, wie NLB konfiguriert ist.

Schritt 1: Aktivieren der freigegebenen Konfiguration auf zwei ARR-Servern.

• Führen Sie die Schritte in diesem Dokument aus, um die freigegebene Konfiguration in IIS einzurichten.

Schritt 2: Konfigurieren der 3-stufigen Bereitstellungsarchitektur mithilfe von ARR.

• Führen Sie die Schritte in diesem Dokument aus, um ARR in der 3-stufigen Bereitstellungsarchitektur zu konfigurieren.

• Auf hoher Ebene beschreibt das obige Dokument Folgendes:

  • Bereitstellung statischer Inhalte auf dem ARR-Server.
  • Schreiben von URL-Umschreibungsregeln für statische Inhalte, sodass sie direkt vom ARR-Server bereitgestellt werden.
  • Schreiben von URL-Umschreibungsregeln für dynamische Inhalte, sodass sie an die Anwendungsserver weitergeleitet werden.

NLB-Konfiguration

Die NLB-Konfiguration ist in die folgenden Schritte unterteilt:

1. Installieren Sie das NLB-Feature auf allen ARR-Servern.
2. Erstellen Sie NLB-Cluster für ARR.
3. Konfigurieren Sie NLB für die aktive/aktive Bereitstellung.

Installieren Sie das NLB-Feature auf allen ARR-Servern: dokumentiert [hier](achieving-high-availability-and-scalability-arr-and-nlb.md#install NLB).

Erstellen eines NLB-Clusters für ARR: Dokumentiert [hier](achieving-high-availability-and-scalability-arr-and-nlb.md#create nlb).

Konfigurieren Sie NLB für die aktive/aktive Bereitstellung.

1. Um NLB für die aktive/aktive Bereitstellung zu konfigurieren, klicken Sie im Netzwerklastenausgleichs-Manager mit der rechten Maustaste auf den Cluster, und wählen Sie dann Clustereigenschaften aus. Klicken Sie auf die Registerkarte Portregeln. Klicken Sie auf Bearbeiten.
   
2. Wählen Sie mehrere Hostaus. Wählen Sie für die Affinitätseinstellung Keine aus. Wie bereits erwähnt, empfiehlt es sich, die Affinität in NLB nicht zu verwenden, da dies zu einer besseren Lastverteilung führt.
   

NLB ist erfolgreich für die Arbeit im aktiven/aktiven Modus mit ARR konfiguriert.

Szenario 2: Gemeinsames Hosting mithilfe der Hostnamenaffinität

In diesem Szenario wird das Affinitätsfeature für Hostnamen in ARR verwendet, um eine gemeinsame Hostingbereitstellung für Folgendes zu ermöglichen:

• Verringern Sie die manuelle Verwaltung und Wartung, die mit der herkömmlichen Bereitstellung gemeinsam genutzter Hostings verbunden ist.
• Maximieren Sie die vorhandenen Serverressourcen, und stellen Sie sicher, dass alle Serverressourcen gleichmäßig genutzt werden.
• Skalieren Sie die Umgebung auf einfache Weise.
• Schaffen Sie Geschäftsmöglichkeiten, um zusätzliche Kapazitäten zu verkaufen.

Weitere Informationen zu gemeinsamem Hosting und ARR finden Sie in diesem Dokument.

Das folgende Diagramm veranschaulicht die freigegebene Hostingumgebung mithilfe von ARR:

Option1: Aktiv/Passiv

Wie bereits erwähnt, gibt es im Aktiven/Passiven Modus in der Regel zwei ARR-Server, in denen ein Server die Anforderungen verarbeitet, während der andere Server als Failoverserver steht. Während diese Konfiguration hohe Verfügbarkeit durch Entfernen des einzelnen Fehlerpunkts erreicht, ist es keine Skalierungslösung, da die aggregierte Kapazität der Inhaltsserver durch die maximale Kapazität eines ARR-Servers begrenzt ist.

Da in diesem Setup zwei ARR-Server auf die gleiche Weise konfiguriert sind, wird eine freigegebene Konfiguration verwendet. Der NLB-Cluster ist so konfiguriert, dass Datenverkehr nur auf einem der Clusterknoten akzeptiert wird. Dies wird erreicht, indem die Clusterregeln mit einem einzigen Hostfiltermodus konfiguriert werden. Der Knoten, der den Datenverkehr akzeptiert, wird durch die Hostprioritätseinstellung der NLB-Clusterknoten bestimmt. Weitere Informationen finden Sie in der NLB-Konfiguration .

Das Feature Hostnamenaffinität in ARR affinitisiert die Anforderungen auf einen bestimmten Server (oder eine Gruppe von Servern in RC) basierend auf dem Hostnamen. Die Laufzeitstatusinformationen der Affinitätszuordnung zwischen den Hostnamen und den Inhaltsservern werden innerhalb einer Instanz eines ARR-Servers im Arbeitsspeicher gespeichert. In der ARR Version 1-Version nutzt ARR den externen Microsoft Cache Version 1 für IIS, um diesen Laufzeitstatus zwischen mehreren ARR-Servern freizugeben und aufrechtzuerhalten. Weitere Informationen zu diesem Szenario finden Sie in diesem Dokument.

Dieses Szenario wird in der ARR Version 1 vollständig unterstützt.

ARR-Konfiguration

Schritt 1: Konfigurieren von ARR für gemeinsames Hosting mit Hostnamenaffinität.

• Führen Sie die Schritte in diesem Dokument aus, um das Feature für die Hostnamenaffinität in ARR für gemeinsames Hosting zu konfigurieren.

Schritt 2: Aktivieren und Konfigurieren des externen Caches.

• Führen Sie die Schritte in diesem Dokument aus, um den externen Cache zu aktivieren und zu konfigurieren.

NLB-Konfiguration

Die NLB-Konfiguration ist in die folgenden Schritte unterteilt:

1. Installieren Sie das NLB-Feature.
2. Erstellen Sie NLB-Cluster für ARR.
3. Konfigurieren Sie NLB für die aktive/passive Bereitstellung.

Installieren Sie das NLB-Feature : dokumentiert [hier](achieving-high-availability-and-scalability-arr-and-nlb.md#install NLB-Features).

Erstellen eines NLB-Clusters für ARR: Dokumentiert [hier](achieving-high-availability-and-scalability-arr-and-nlb.md#Create NLB cluster for ARR).

Konfigurieren sie NLB für die aktive/passive Bereitstellung: Dokumentiert [hier](achieving-high-availability-and-scalability-arr-and-nlb.md#Configure NLB for active/passive).

Option2: Aktiv/Aktiv in ARR

Im Aktiv/Aktiv-Modus können Sie über zwei oder mehr ARR-Server verfügen. Diese Konfiguration erreicht sowohl hohe Verfügbarkeit als auch Skalierbarkeit, im Gegensatz zum Aktiv/Passiv-Modus, der nur hohe Verfügbarkeit erreicht. Da mehrere ARR-Server auf die gleiche Weise konfiguriert sind, wird eine freigegebene Konfiguration verwendet. Um alle ARR-Server gleichzeitig zu verwenden, wird NLB im mehrfachen Hostmodus konfiguriert. Wie bereits erwähnt, werden die Laufzeitstatusinformationen der Affinitätszuordnung zwischen den Hostnamen und den Inhaltsservern in einem Speicher innerhalb einer Instanz eines ARR-Servers gespeichert. Um diese Informationen auf mehreren ARR-Servern freizugeben, wird der externe Microsoft-Cache für IIS verwendet. Weitere Informationen zum externen Cache finden Sie in diesem Dokument.

ARR-Konfiguration

Die ARR-Konfiguration für Aktiv/Aktiv ist identisch mit der von Aktiv/Passiv. Der Hauptunterschied besteht darin, wie NLB konfiguriert ist.

Schritt 1: Konfigurieren von ARR für gemeinsames Hosting mit Hostnamenaffinität.

• Führen Sie die Schritte in diesem Dokument aus, um das Feature für die Hostnamenaffinität in ARR für gemeinsames Hosting zu konfigurieren.

Schritt 2: Aktivieren und Konfigurieren des externen Caches.

• Führen Sie die Schritte in diesem Dokument aus, um den externen Cache zu aktivieren und zu konfigurieren.

NLB-Konfiguration

Die NLB-Konfiguration ist in die folgenden Schritte unterteilt:

1. Installieren Sie das NLB-Feature.
2. Erstellen Sie NLB-Cluster für ARR.
3. Konfigurieren Sie NLB für die aktive/aktive Bereitstellung.

Installieren Sie das NLB-Feature : dokumentiert [hier](achieving-high-availability-and-scalability-arr-and-nlb.md#install NLB-Features).

Erstellen eines NLB-Clusters für ARR: Dokumentiert [hier](achieving-high-availability-and-scalability-arr-and-nlb.md#Create NLB cluster for ARR).

Konfigurieren sie NLB für die aktive/aktive Bereitstellung: Dokumentiert [hier](achieving-high-availability-and-scalability-arr-and-nlb.md#Configure NLB for active/active). Es wird empfohlen, für dieses ARR-Szenario keine Affinität in NLB zu verwenden.

Zusammenfassung

In diesem Whitepaper wurden zwei Standard-ARR-Szenarien überprüft, um hohe Verfügbarkeit und Skalierbarkeit zu erzielen, indem mehrere ARR-Server bereitgestellt und NLB verwendet werden.

Anhang

Anhang A: Alle verfügbaren HTTP-Header und Servervariablen zum Schreiben von Routingentscheidungsregeln

Anhang B: Zusätzliche NLB-Dokumentation

• NLB-Server Wichtige Anweisungen:

  • NLB-Feature installieren: https://download.microsoft.com/download/6/3/5/6350896f-1e08-440b-9f24-d50f5e9b2390/ServerCoredeepdive.ppt

• NLB und SSL:

  • https://support.microsoft.com/?id=313299

• Andere NLB-Links:

  • https://technet.microsoft.com/library/cc782694.aspx
  • https://technet.microsoft.com/library/cc778263.aspx
  • https://support.microsoft.com/kb/323437
  • https://support.microsoft.com/kb/890159
  • https://blogs.msdn.com/clustering