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Exchange-Clusterkonzepte

 

Letztes Änderungsdatum des Themas: 2006-02-09

Von Nino Bilic

Dieser Artikel behandelt einige grundlegende Konzepte der Clusterbildung sowie der Beziehung zwischen Clusterbildung und Microsoft® Exchange Server. Der Hauptzweck des Artikels besteht darin, das Verständnis des Konzepts der Clusterbildung zu verbessern.

Was ist ein Clusterdienst?

Grundlegende Konzepte der Clusterbildung

Support – Fragen und Antworten

Wann steht ein Problem im Zusammenhang mit Exchange Server und wann mit Windows Advanced Server?

Weitere Informationen

Der Clusterdienst ist ein Microsoft Windows®-Dienst, der mit bestimmten Versionen der Windows-Betriebssysteme verwendet werden kann. Clusterbildung ist verfügbar in den Betriebssystemen Microsoft Windows Server™ 2003 Enterprise Edition, Windows Server 2003 Datacenter Edition, Windows 2000 Advanced Server und Windows 2000 Datacenter Server. Windows NT® Server 4.0 Enterprise Edition enthält Clusterunterstützung seit Service Pack 3 (SP3), doch dieser Artikel bietet keine Detailinformationen zur Clusterbildung unter Windows NT Server 4.0.

Die Behandlung von Exchange Server-Problemen auf dem Clusterserver folgt generell denselben Prinzipien wie die Problembehandlung bei nicht geclusterten Servern, auf denen Exchange Server ausgeführt wird.

Die folgenden Abschnitte bieten einen groben Überblick der Konzepte der Clusterbildung.

Angenommen, Sie haben einen Cluster mit zwei Knoten. Zwar gelten dieselben Prinzipien für Cluster mit mehr als zwei Knoten, doch die Komplexität steigt mit der Anzahl der Knoten. In diesem Beispiel beginnen Sie somit mit Knoten A und Knoten B.

In der Microsoft-Implementierung der Clusterbildung müssen Knoten A und Knoten B mit einem gemeinsam genutzten Speicher verbunden sein. Dieser gemeinsam genutzte Speicher muss von einem SCSI-Bus versorgt werden, entweder als direkt angeschlossener Speicher oder als SAN (Storage Area Network). In einem ordnungsgemäß funktionierenden Cluster kann immer nur ein Knoten Vollzugriff auf jeden der gemeinsam genutzten Datenträger gleichzeitig haben. Wenn also Knoten A Besitzer des gemeinsam genutzten Speichers ist, ist derselbe Datenträger für Knoten B nicht sichtbar. Dieser Modus, in dem Ressourcen zwischen Knoten nicht gemeinsam genutzt werden, wird als Clustermodell ohne gemeinsame Nutzung (Shared Nothing-Modell) bezeichnet.

Ein gemeinsam genutzter Datenträger ist für den Clusterdienst im Wesentlichen eine Ressource. Diese Ressource befindet sich in einer der Ressourcengruppen.

  • Ressource   Eine Ressource ist eine einzelne Einheit, die im Cluster verwaltet werden kann. Clusterressourcen können physikalische Hardwaregeräte enthalten, z. B. Datenträger-Laufwerke und Netzwerkkarten, sowie logische Elemente, z. B. IP-Adressen, Anwendungen und Anwendungsdatenbanken. Jeder Knoten im Cluster hat seine eigenen lokalen Ressourcen wie ein eigenständiger Server. Der Cluster verfügt aber auch über gemeinsam genutzte Ressourcen wie ein gemeinsames Datenspeicherarray und ein privates Clusternetzwerk. Auf diese gemeinsamen Ressourcen haben alle Knoten im Cluster Zugriff. Eine Ressource kann entweder online oder offline sein. Eine Ressource ist online, wenn sie verfügbar ist und ihren Dienst dem Cluster bereitstellt.
    Ressourcen sind physikalische oder logische Einheiten mit folgenden Eigenschaften:
    • Fähigkeit zum Online- und Offlineschalten.
    • Verwaltbarkeit in einem Servercluster.
    • Besitz nur durch einen Knoten gleichzeitig möglich.
    Ressourcen können (und müssen manchmal) von anderen abhängig sein. Im Falle der Microsoft Exchange-Informationsspeicherressource (MSExchangeIS) ist diese Ressource beispielsweise von der Microsoft Exchange-Systemaufsichtsressource (MSExchangeSA) abhängig. Wenn die MSExchangeSA-Ressource offline geschaltet wird, wird die MSExchangeIS-Ressource ebenfalls offline geschaltet, weil MSExchangeIS nicht ohne MSExchangeSA ausgeführt werden kann. Beachten Sie, dass sich MSExchangeSA auf einem nicht geclusterten Server befindet. Beachten Sie ferner, dass Ressourcen nicht von Ressourcen abhängig sein können, in einer anderen Ressourcengruppe erstellt wurden.
  • Ressourcengruppe   Dies ist eine Sammlung von Ressourcen, die vom Clusterdienst als einzelne logische Einheit verwaltet wird. Anwendungsressourcen und Clustereinheiten lassen sich durch das Gruppieren von logisch zusammenhängenden Ressourcen in Ressourcengruppen einfach verwalten. Wenn der Clusterdienst einen Vorgang mit einer Ressourcengruppe ausführt, betrifft dieser alle einzelnen in der Gruppe enthaltenen Ressourcen. Normalerweise wird eine Ressourcengruppe erstellt, um alle Elemente aufzunehmen, die von einem bestimmten Anwendungsserver und Client für die erfolgreiche Verwendung der Anwendung benötigt werden.
    Auf Clusterservern, die Exchange Server ausführen, haben Sie beispielsweise eine Ressourcengruppe „Microsoft Exchange“, die Exchange-Ressourcen wie MSExchangeIS, MSExchangeSA, Netzwerkname, IP-Adresse und Datenträger enthält. Alles, worüber sonst ein eigenständiger Server verfügt, befindet sich in dieser Ressourcengruppe. Beachten Sie, dass der Name der Gruppe nicht fest codiert ist. Der Name Ihrer Exchange-Gruppe kann also anders lauten, je nachdem welcher Name bei deren Erstellung vergeben wurde. Der wesentliche Aspekt ist, dass die Gruppe alle Exchange-Ressourcen enthält.
    Beachten Sie ferner, dass die Gruppe die kleinste Einheit ist, die zwischen Clusterknoten verschoben werden kann und ein Failover auf einen anderen Clusterknoten ausführen kann. Standardmäßig kann sich der Fehler einer Gruppenressource auf die gesamte Gruppe auswirken. Kommt es bei einer Ressource zu einer bestimmten Anzahl von Fehlern, wird die gesamte Gruppe auf einen anderen Knoten verschoben. Der Standardwert beträgt vier Mal innerhalb von 15 Minuten.
    Dies ist ein wichtiger Aspekt, weil das Verschieben der Ressourcengruppe auf einen anderen Clusterknoten Zeit beansprucht, wodurch es während dieses Zeitraums zu Dienstunterbrechungen bei den Clients kommt. Deshalb ist es entscheidend, dass die Ressourcen für verschiedene Anwendungen in unterschiedlichen Ressourcengruppen sind, weil sich sonst der Fehler einer Ressource auf eine andere Ressource auswirken könnte. Wenn beispielsweise eine Gruppe „Microsoft SQL Server™“ und eine Gruppe „Exchange Server“ vorhanden ist, hat der Fehler der einen Gruppe keine Auswirkungen auf die jeweils andere Gruppe.

Der Cluster wird mithilfe eines Tools namens „Cluster Administrator“ (Cluadmin.exe) verwaltet. Im Folgenden finden Sie ein Beispiel für die Oberfläche.

Screenshot zu "Cluadmin.exe" mit Ressourcenbeschriftungen

Eine Hauptfunktion des Clusterdiensts besteht darin sicherzustellen, dass alle Knoten der aktiven Clustermitgliedschaft eine konsistente Sicht der Konfigurationsdatenbank haben. Da es sich bei Knoten tatsächlich um physikalische Computer handelt, verfügen diese über unterschiedliche Installationen von Windows-Betriebssystemen. Das bedeutet, dass sie getrennte Registrierungen haben. Der Clusterdienst braucht eine gewisse Zeit, bis er sichergestellt hat, dass die Registrierungen auf allen Knoten des Clusters ordnungsgemäß synchronisiert sind und dass alle Änderungen auch auf dem Quorum aufgezeichnet sind.

Auf einem Clusterserver gibt es eine Registrierungsstruktur namens Cluster, die sich unter HKeyLocalMachine befindet.

Screenshot zu Clusterregistrierungseinträgen - RegEdit

Dort sammelt der Clusterdienst die Clusterkonfigurationsinformationen. Dieser spezielle Teil der Registrierung wird zwischen Clusterknoten durch einen Prozess namens Global Update repliziert. Wenn eine Änderung an der Clusterkonfiguration vorgenommen wird, beispielsweise das Erstellen einer neuen Ressource, stellt der Clusterdienst sicher, dass diese Änderung auf alle oder keinen Knoten im Cluster repliziert wird. Auf diese Weise ist entweder allen Knoten die Änderung bekannt, oder die Änderung wird zurückgesetzt, wenn es bei der Aktualisierung der Knoten Probleme gibt.

Jeder Cluster verfügt außerdem über eine besondere Ressource namens „Quorumdatenträger-Ressource“.

Die Quorumdatenträger-Ressource ist eine Ressource, in der Regel eine physikalische Datenträgerressource, die für die Verwaltung des Quorumprotokolls und der Clusterdatenbank-Prüfpunkte konfiguriert ist, aus denen die Konfigurationsdaten bestehen, die für die Wiederherstellung des Clusters erforderlich sind.

Wenn eine Änderung an der Clusterkonfiguration vorgenommen wird, stellt der Clusterdienst sicher, dass diese Änderung allen anderen Knoten im Cluster bekannt ist. Gleichzeitig sorgt er aber auch dafür, dass der aktuelle Besitzer der Quorumdatenträger-Ressource das Quorumprotokoll auf dem Quorumdatenträger aktualisiert. Dieses Protokoll ist ein Satz von Transaktionen, der verschiedene Änderungen an der Clusterkonfiguration darstellt. Dies ist für das Bestehen des Clusters von essenzieller Bedeutung. Wenn kein Zugriff auf den Quorumdatenträger möglich oder dieser beschädigt ist, startet der Clusterdienst nicht.

Die folgende Grafik veranschaulicht, wie sich dies in einem Cluster mit zwei Knoten darstellt. Es gibt dort eine Quorumdatenträger-Ressource pro Cluster, worauf immer nur ein Knoten gleichzeitig Zugriff hat. Dieser Knoten, der Besitzer der Quorumdatenträger-Ressource zu diesem Zeitpunkt, ist der für das Aktualisieren des Quorumprotokolls und des Quorumdatenträgers verantwortliche Knoten.

Abbildung: 2 Knoten mit Quorumressource

Aktualisierungen an der Clusterkonfiguration werden zwischen Knoten durch den Prozess namens „Global Update“ repliziert. Doch wie liegt der Fall, wenn eine Anwendung vorhanden ist, die ihre Konfiguration nicht in die Clusterregistrierung schreibt? Exchange Server und SQL Server schreiben beispielsweise ihre Informationen an verschiedene Orte unterhalb von Schlüsseln wieHKLM\System\CurrentControlSet\Services. Es muss also einen Mechanismus geben, der alle Änderungen repliziert, die unterhalb dieser Schlüssel vorgenommen werden, zum Beispiel den Diagnoseprotokollgrad für Exchange-Komponenten. Zu diesem Zweck werden Prüfpunkte eingesetzt. Wenn die Ressource auf einem anderen Knoten, z. B. Knoten B, online geschaltet wird, muss sie über dieselben Registrierungsinformationen verfügen wie auf dem vorherigen Knoten, um arbeiten zu können. Hierfür sorgt die Clusterdienstkomponente „Prüfpunkt-Manager“.

Prüfpunkte werden auf dem Quorumdatenträger in den Ordner MSCS geschrieben. Darin wird ein Ordner mit der Ressourcen-GUID als Name angelegt. Da jede Ressource über einen Eintrag in der Clusterregistrierung verfügt, können Sie auch genau sehen, welche Registrierungspfade repliziert werden. Im Folgenden sehen Sie beispielsweise die Registrierungsschlüssel, die für eine MSExchangeSA-Beispielressource repliziert werden. Beachten Sie, dass die Registrierungspfade im rechten Bereich des Registrierungs-Editorfensters aufgelistet werden.

Screenshot zu RegEdit mit Clusterprüfpunkt

Wenn Exchange Server auf dem Clusterserver installiert wird, werden standardmäßig nur die Binärdateien von Exchange Server auf die Festplatte kopiert, und es werden einige Änderungen an der Clusterregistrierung vorgenommen. Auch nach der Installation von Exchange Server auf allen Knoten im Cluster werden Sie noch keine der Änderungen im Exchange-System-Manager feststellen, die auf einem nicht geclusterten Server zu sehen wären. Das Setupprogramm für nicht geclusterte Server erstellt das Exchange-Serverobjekt im Active Directory®-Verzeichnisdienst, was das Setupprogramm für Clusterinstallationen nicht macht.

Wenn Exchange Server auf allen Knoten installiert ist, muss die MSExchangeSA-Ressource in der Ressourcengruppe „Exchange“ manuell erstellt werden. Nachdem die MSExchangeSA-Ressource erstellt wurde, erstellt sie alle weiteren Exchange-Ressourcen wie MSExchangeIS, MTA (Message Transfer Agent) und virtueller HTTP-Server automatisch. Zu diesem Zeitpunkt wird das Serverobjekt Active Directory in der Konfigurationspartition von Active Directory hinzugefügt, sodass Ihnen das Serverobjekt ab diesem Zeitpunkt im Exchange-System-Manager angezeigt wird.

Während der Einrichtung der MSExchangeSA-Ressource besteht einer der Schritte darin, den Speicherort für Exchange-Datenbanken bereitzustellen. Es ist unerlässlich, in diesem Schritt den Pfad zu der gemeinsam genutzten Datenträgerressource anzugeben.

Alle Exchange-Ressourcen, die bis jetzt erstellt wurden, werden normalerweise als „Virtueller Exchange-Server“ bezeichnet. Das folgende Beispiel zeigt, wie dies im Cluster Administrator dargestellt wird.

Screenshot Clusterverwaltung

Jetzt sollten Microsoft Office Outlook® 2003-Clients tatsächlich eine Verbindung über den Namen des virtuellen Exchange-Servers herstellen statt über den Namen eines individuellen Clusterknotens. Den Namen des virtuellen Exchange-Servers finden Sie, wenn Sie in der Exchange-Gruppe für Netzwerkname die Eigenschaften prüfen. Wenn Clients eine Verbindung über den Namen des virtuellen Exchange-Servers herstellen, unabhängig davon, welcher Clusterknoten gerade Besitzer der Exchange-Gruppe ist, ist der Name, auf den die Clients zugreifen, immer identisch. Dies ist der Clusterpunkt in Exchange Server. Im Falle eines Clusterknotenausfalls übernimmt ein anderer Clusterknoten den Besitz des virtuellen Exchange-Servers, weshalb Clients weiterhin eine Verbindung mit demselben Exchange-Server herstellen können. Wenn Clients beispielsweise eine Verbindung mit Knoten A statt mit Exchange-Server herstellen würden und Knoten A ausfiele, wären die Exchange-Dienste für diese Clients nicht verfügbar.

Die folgende Abbildung illustriert das Konzept des virtuellen Servers und wie die Beziehungen zu den tatsächlichen Clusterknoten sind. Benutzer öffnen ihre Outlook-Clients und stellen über das Netzwerk eine Verbindung mit dem virtuellen Exchange-Server her, in dessen Besitz zurzeit Knoten A ist. Knoten A ist der Knoten, der die Kontrolle über den gemeinsam genutzten Datenträger besitzt, der Exchange 2000 Server-Datenbanken enthält.

Konzeptzeichnung zu EVS

Wenn beispielsweise bei Knoten A ein Hardwarefehler auftritt, erkennt Knoten B, dass Knoten A ausgefallen ist und übernimmt den Besitz des virtuellen Exchange-Servers mit allen zugeordneten Ressourcen. Knoten B übernimmt auch den Besitz von Netzwerkname, IP-Adresse, Datenträger, Systemaufsicht und allen anderen Exchange-Ressourcen. Benutzer, die sich mit ihren Outlook-Clients anmelden, merken nichts von diesem Ausfall, da sie die Verbindung mit dem virtuellen Exchange-Server herstellen und nicht mit einem bestimmten physikalischen Server. Für die Clients ist es bedeutungslos, welcher Knoten derzeit Besitzer des virtuellen Servers ist.

Konzeptzeichnung zu einem Fehler eines EVS-Knotens A

Berücksichtigen Sie folgende Fragen und Antworten:

  • Frage   Was versteht man unter Aktiv/Aktiv und Aktiv/Passiv?
    Antwort   Aktiv/Aktiv bedeutet, dass in einem Cluster mit zwei Knoten mindestens zwei virtuelle Exchange-Server ausgeführt werden. Beide Knoten können gleichzeitig mindestens einen virtuellen Server ausführen. Aktiv/Passiv bedeutet, dass nur ein virtueller Exchange-Server vorhanden ist und dass immer nur einer der beiden Knoten Exchange gleichzeitig ausführt. Beachten Sie, dass Aktiv/Aktiv-Clusterbildung mit einer Reihe von Problemen einhergeht. Daher wird dies nicht als skalierbare Lösung empfohlen. Weitere Informationen finden Sie im Abschnitt „Weitere Informationen“.
  • Frage   Wie werden Exchange Server-Komponenten auf dem Cluster gestartet bzw. beendet?
    Antwort   Verwenden Sie bei der Verwaltung eines Exchange Server-Clusters immer Cluster Administrator anstelle des Programms Dienste, es sei denn, in einem bestimmten Microsoft Knowledge Base-Artikel wird explizit eine andere Verfahrensweise angewiesen. Die Verwendung des Programms Dienste anstelle von Cluster Administrator kann zu unvorhersagbaren Ergebnissen führen.

Die Behandlung von Exchange Server-Problemen auf einem Cluster folgt generell denselben Prinzipien wie die Problembehandlung von Exchange Server auf einem nicht geclusterten Server. Jedes Problem, das keine direkte Bearbeitung von Exchange-Ressourcen erfordert, kann im Cluster auf dieselbe Weise gelöst werden wie bei einem eigenständigen Server.

Generell kann man sagen, dass bei Problemen mit Exchange Server-Ressourcen, beispielsweise MSExchangeSA oder MSExchangeIS lassen sich nicht online schalten, das Problem höchstwahrscheinlich Exchange Server-bezogen ist. Lässt sich eine der Kernclusterressourcen nicht online schalten, z. B. ein Netzwerkname oder Datenträger, sollte das Problem als ein Clusterproblem der Windows-Plattform behandelt werden. Failoverprobleme können normalerweise gemäß derselben Richtlinie behandelt werden.

Die Verwendung des Clusterprotokolls zur Lokalisierung des Problems ist mit Sicherheit hilfreich. Weitere Informationen finden Sie im Abschnitt „Weitere Informationen“.

 
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