Diplomarbeit Skalierbare Hochverfügbarkeitslösungen mit Lastverteilung für E-Commerce Sites Mai 2000
5. Zusammenfassung
In dieser Diplomarbeit sollten die Anforderungen an eine hochverfügbare Internetanbindung von E-Commerce Unternehmen untersucht und eine Standardtopologie entwickelt werden.
Entsprechend der Aufgabenstellung wurde eine Standardtopologie entwickelt, mit der eine Hochverfügbarkeit der Internetanbindung erreicht wird, dieser Lösungsansatz ist in Kap. 4.2 beschrieben. Der Lösungsansatz ist nach dem Prinzip einer Black-Box aufgebaut, so dass die Anpassung an bereits bestehende Netzwerkstrukturen vereinfacht wird. Dabei müssen jedoch einige Einschränkungen bei der Skalierbarkeit und bei der Ausnutzung der verwendeten Komponenten beachtet werden. So besteht keine Möglichkeit, bei einer Zunahme des Datenverkehrs durch Hinzufügen weiterer Komponenten die Leistungsfähigkeit der Anbindung sukzessive zu steigern. Eine Erweiterung der Kapazität läßt sich so nur durch den Austausch einzelner Komponenten gegen leistungsfähigere Modelle erreichen. Dadurch bildet die maximale Verarbeitungskapazität eines einzelnen Gerätes die Obergrenze der Kapazität der Anbindung. Die Möglichkeit einer Weiternutzung langsamerer Komponenten wäre auch aus wirtschaftlichen Gesichtspunkten vorteilhaft. Eine weitere Einschränkung besteht in der nur teilweisen Nutzung der Komponenten, welche aufgrund von Redundanz doppelt vorhanden sind. Die gleichzeitige Nutzung aller Komponenten würde die Kapazität der Anbindung verdoppeln und eine Aufwertung bei steigendem Datenverkehr hinauszögern.
Ein erweiterter Lösungsansatz wurde entsprechend der Aufgabenstellung erarbeitet, bei dem durch den Einsatz von Load Balancing-Technologien die Einschränkungen des Ansatzes aus Kap. 4.2 wegfallen. Dieser Lösungsansatz ist ebenfalls als Standardtopologie in einem Black-Box-Prinzip entwickelt und in Kap. 4.3 dargestellt. Durch den Einsatz von Load Balancing mit Hilfe von Layer4-Switches können die oben genannten Einschränkungen umgangen werden. So können alle einen Engpass bildenden Komponenten parallel betrieben werden, desweiteren ist eine schrittweise Erweiterung um weitere parallel betriebene Komponenten möglich. Bei einem Einsatz von Layer4-Switches ist zu beachten, inwiefern diese selbst parallel betreibbar sind.
Um einen Vergleich mit unter praktischen Bedingungen konzipierten Topologien zu ermöglichen, wurden in Kap. 4.4.2 und 4.4.3 zwei von der Firma Pan Dacom GmbH entwickelte Konzepte vorgestellt. Diese entsprechen weitestgehend dem in Kap. 4.3 gezeigten Lösungsansatz, sind jedoch individuell den von den jeweiligen Unternehmen gestellten Anforderungen angepasst.
An dieser Stelle sollen noch einige allgemeine Erkenntnisse und Problemstellungen besprochen werden. So sind sämtliche Routen entweder als Static Route oder als Default Route ausgeführt, sofern nicht die Wegewahl durch Layer4-Switches vorgenommen wird. Der Einsatz von Routingprotokollen wie RIP oder OSPF konnte bei der Planung der Anbindung nicht berücksichtigt werden, da diese Protokolle von vielen Firewalls entweder gar nicht oder nur zum Teil unterstützt werden.
Ein Problem kann die Fähigkeit der Ausfallerkennung mitsamt der davon abhängigen Wegewahl darstellen. Viele Komponenten sind nicht in der Lage, einen Ausfall eines benachbarten Gerätes auf Softwareebene festzustellen, sofern die dazugehörigen Netzwerkinterfaces davon nicht betroffen sind. Dabei handelt es sich zwar um einen selteneren Fall, nichtsdestotrotz bleibt hier ein Restrisiko bestehen. Ein Problem stellt ebenfalls aufgrund der fehlenden Routingprotokolle der Ausfall einer Verbindung zwischen zwei Switches oder Hubs dar, welcher nicht automatisch erkannt und umgangen werden kann. Bei Switches kann dies zwar durch Einsatz von zwei Verbindungsleitungen, von denen nur eine durch den Einsatz von Spanning Tree aktiviert ist, umgangen werden, Hubs können jedoch aufgrund des fehlenden Spanning Tree-Protokolls nur mit einer Leitung verbunden sein, welche dadurch einen SPoF bildet. Eine weitere Fragestellung, zu der keine einheitliche Antwort gegeben werden kann, ist die Herkunft des IP-Adressraumes. So ist die Wahl, ob der IP-Adressraum von einem ISP, von zwei ISPs oder von einer Internet-Registry bezogen werden soll, zum einen von der jeweiligen Möglichkeit, den geforderten Adressraum überhaupt bereitstellen zu können und zum anderen von der Art der Lastverteilung, also BGP4 oder Layer4-Switch, abhängig.
Eine tiefergehende Analyse aller möglichen Anwendungskombinationen war aufgrund des umfangreichen Themenkomplexes leider nicht möglich. Die Untersuchung aller zu diesem Zeitpunkt am Markt erhältlichen Geräte und Technologien, zusammen mit der Erprobung an einem praktischen Beispiel, sollte im Rahmen einer weiteren Diplomarbeit erfolgen.
Aufgrund der in dieser Diplomarbeit gewonnenen Erkentnisse kann trotz der höheren Kosten durch die zusätzlichen Komponenten der Einsatz von Load Balancing-Technologie bei einer Internetanbindung nur empfohlen werden. Dadurch wird eine optimale Ausnutzung der vorhandenen Ressourcen und die Anpassungsmöglichkeit an sich verändernde Datenströme erreicht.