Was ist Failover? Seine einzigartige Rolle in der Geschäftskontinuität

Ausfälle sind unerbittlich und treten viel zu häufig auf.

Wenn sie auftreten, dann typischerweise in den unerwartetsten Momenten. Vielleicht stolpert jemand über ein Stromkabel, es kommt zu einem Netzwerkproblem oder die Ingenieure bewegen eine Festplatte und sie wird beschädigt.

Was auch immer passiert, der Ausfall trifft ein, und wir eilen, um zu analysieren, was schiefgelaufen ist, und die Server so schnell wie möglich wieder in Betrieb zu nehmen.

Betriebszeit ist König. Eine Erhöhung der Ausfallzeiten kann sich negativ auf den Umsatz, das Markenvertrauen, den Datenverlust und die Suchmaschinenplatzierungen auswirken.

Eine Möglichkeit, plötzliche Ausfälle zu bewältigen, besteht darin, eine Standby- oder Failover-Komponente zu verwenden. Failover bietet die Möglichkeit, proaktiv statt reaktiv zu reagieren, wenn unerwartete Ausfälle auftreten.

Da Organisationen auf Geschäftskontinuität in der Cloud mit Disaster Recovery as a Service (DRaaS) Software umsteigen, ist es unerlässlich zu verstehen, wie Failover die Strategien zur Katastrophenwiederherstellung (DR) und die Pläne zur Geschäftskontinuität unterstützt.

Failover ist ein integraler Bestandteil von DRaaS für die Geschäftskontinuität in der Cloud. Die DRaaS-Software bietet diese Failover-Fähigkeit, indem sie einen schnellen Transfer der Arbeitslast ermöglicht, wenn ein Dienst ausfällt.

Failover wird in mission-kritischen Systemen implementiert, bei denen Datenintegrität und Betriebszeit entscheidend sind. Im Falle eines Ausfalls ist ein alternatives System oder eine Lösung sofort bereit, die reguläre Operation mit minimaler Unterbrechung zu übernehmen. 

Kurz gesagt, Failover ist entscheidend, um online und in Betrieb zu bleiben. Beispielsweise muss bei einem Ausfall des primären Rechenzentrums das Failover die Kontrolle über die mission-kritischen Systeme an das sekundäre Rechenzentrum mit minimaler Störung der Dienste oder Datenverlust übertragen.

Unternehmen schaffen Redundanz bei einem unerwarteten Ausfall, indem sie einen Backup-Computer, ein System oder einen Server verwenden, der immer bereit ist, automatisch in Aktion zu treten.

Systemdesigner implementieren Failover-Funktionalität in Servern, Backend-Datenbankunterstützung oder Netzwerken, die konsistente Verfügbarkeit und hervorragende Zuverlässigkeit erfordern. Failover kann:

• Ihre Datenbank während der Wartung oder eines Systemausfalls schützen. Beispielsweise kann der Backup-Server (vor Ort oder in der Cloud) schnell die Hosting-Aufgaben übernehmen, wenn der primäre Server vor Ort aufgrund eines Hardwarefehlers ausfällt, ohne dass ein administratives Eingreifen erforderlich ist.
• Es kann an Ihre spezifischen Hardware- und Netzwerkeinstellungen angepasst werden. Während der Verwaltung einer Datenbank kann ein Administrator nicht nur ein A- oder B-System von zwei parallel laufenden Servern einsetzen, um sich gegenseitig zu schützen, sondern auch einen Cloud-Server, um umfassende Vor-Ort-Fehlerbehebung, Wartung und Patching bereitzustellen, ohne die Konnektivität zu beeinträchtigen.
• Ermöglichen Sie, dass Wartungsarbeiten automatisch ohne Überwachung durchgeführt werden. Ein automatischer Wechsel während regelmäßiger Software-Upgrades bietet nahtlosen Schutz vor Cyber-Sicherheitsgefahren.

Warum ist Failover wichtig?

Nur Ausfallzeiten oder Ausfälle zu tolerieren oder zu ertragen, reicht in der heutigen wettbewerbsintensiven globalen Marktwirtschaft nicht aus. Dank Failover und seiner Technologien können Kunden sicher sein, dass sie sich auf eine sichere Verbindung ohne unerwartete Unterbrechungen verlassen können. 

Die Integration von Failover kann eine unerwünschte, teure Belastung sein, aber es ist eine wichtige Versicherungspolice, die Sicherheit und Schutz gewährleistet.

Was ist also der Hauptgrund, warum ein Unternehmen ein Failover-System hat? Das Hauptziel von Failover ist es, einen vollständigen Systemausfall zu verhindern oder zu reduzieren. Failover ist ein wesentlicher Bestandteil des DR-Plans jedes Unternehmens. Wenn die Netzwerkarchitektur richtig eingerichtet ist, bieten Failover und Failback vollständigen Schutz vor den meisten, wenn nicht allen Dienstunterbrechungen.

Etwaige legitime Probleme werden hauptsächlich durch die Menge des Datenwechsels, die verfügbare Bandbreite und die Art und Weise, wie Daten an den zweiten Standort verschoben, gespiegelt oder kopiert werden, verursacht. Die Priorität eines Systemingenieurs sollte darin bestehen, den Datentransfer zu reduzieren und gleichzeitig die Synchronisationsqualität zwischen zwei Standorten zu verbessern. 

Nachdem die Qualität der Datenübertragung sichergestellt ist, besteht das nächste Problem darin, zu bestimmen, wie das Failover ausgelöst werden kann, während die Umschaltzeit minimiert wird.

IT-Administratoren können auch ein Failover auslösen, um die Wartung und das Upgrade des primären Systems zu erleichtern. Dies wird als geplantes Failover bezeichnet.

Wie funktioniert Failover?

Failover umfasst die Datenwiederherstellung, Anwendungseinstellungen und Infrastrukturunterstützung für eine Standby-Systemkomponente. Für den Endbenutzer ist der Betrieb nahtlos. Der normale Betrieb wird trotz der unvermeidlichen Störungen durch Geräteausfälle fortgesetzt, da die Möglichkeit eines automatisierten Failovers besteht.

Ein Failover-System erfordert eine direkte Verbindung zum primären System, um erfolgreich zu arbeiten. Dies wird als "Heartbeat" bezeichnet. Der Heartbeat sendet alle paar Minuten einen Impuls vom primären System an das Failover-System. Solange der Impuls stabil bleibt, bleibt die Failover-Lösung inaktiv.

Ein Heartbeat-System ist in der Failover-Automatisierung üblich. In seiner einfachsten Form verbindet diese Methode zwei Standorte entweder physisch über ein Kabel oder drahtlos über ein Netzwerk. Wenn die Regelmäßigkeit der Heartbeat-Verbindung gestört wird, aktiviert sich das Failover-System und übernimmt alle Funktionen des primären Systems. Sie können Ihre Failover-Lösungen in der Regel so gestalten, dass sie Ihr IT-Personal sofort über einen Ausfall informieren, damit sie so schnell wie möglich an der Wiederherstellung des primären Systems arbeiten können.

Je nach Komplexität des Dienstes kann ein System sogar einen dritten Standort haben, der die grundlegenden Komponenten betreibt, die erforderlich sind, um Ausfallzeiten beim Umschalten zu vermeiden. Mehrere Wege, redundante Komponenten und Remote- oder Cloud-basierte Unterstützung bieten einen sicheren und immer verbundenen Pfad.

Virtualisierung repliziert eine Computerumgebung, indem Host-Software auf einer VM ausgeführt wird. Daher kann der Failover-Mechanismus hardwareunabhängig sein.

Dieses Verfahren wird normalerweise von einem bestimmten Stück Software oder Hardware durchgeführt, das diese komplexe Funktion ermöglicht. Die besten Lösungen bieten Automatisierung und Orchestrierung, um Wiederherstellungsprozesse zu erleichtern. Diese Systeme können auch Daten von Momenten anstelle von Stunden oder sogar Tagen zuvor wiederherstellen. 

Die Integrität des Dienstes ist entscheidend, um Ausfallzeiten während des Failovers zu minimieren. Sie benötigen eine DRaaS-Lösung, die Ihre Dienste kennt und sie als Ganzes (anstatt nur die Komponenten) wiederherstellen kann, was zu einer schnelleren Rückkehr zu regulären IT-Operationen führt.

Was ist ein Failover-Cluster?

Ein Failover-Cluster ist eine Sammlung von Computer-Servern, die zusammenarbeiten, um kontinuierliche Verfügbarkeit (CA), Fehlertoleranz (FT) oder hohe Verfügbarkeit (HA) zu bieten. Unternehmen können Failover-Cluster-Netzwerktopologien vollständig auf physischer Hardware aufbauen oder virtuelle Maschinen (VMs) einbeziehen.

Wenn einer der Server in einem Failover-Cluster ausfällt, wird der Failover-Mechanismus ausgelöst. Dies reduziert Ausfallzeiten, indem die Arbeitslast des fehlerhaften Elements sofort auf einen anderen Knoten im Cluster übertragen wird.

Der Hauptzweck eines Failover-Clusters besteht darin, entweder HA oder CA für Anwendungen und Dienste bereitzustellen. CA-Cluster, oft als fehlertolerante Cluster bekannt, reduzieren Ausfallzeiten, wenn ein primäres System abstürzt, sodass Endbenutzer weiterhin auf Dienste und Anwendungen zugreifen können, ohne Unterbrechung.

Andererseits bieten HA-Cluster automatisierte Wiederherstellung, wenig Ausfallzeiten und keinen Datenverlust, trotz des Risikos einer leichten Betriebsunterbrechung. Die meisten Failover-Cluster-Lösungen bieten Failover-Cluster-Management-Tools, die Administratoren die Kontrolle über den Prozess ermöglichen.

Ein Cluster besteht in der Regel aus zwei oder mehr Servern oder Knoten, die üblicherweise programmatisch und physisch mit Kabeln verbunden sind. Einige Failover-Systeme verwenden zusätzliche Clustering-Technologien, wie Lastverteilung, parallele oder gleichzeitige Verarbeitung und Speicherlösungen.

Was ist Failover-Testing?

Failover-Testing bestätigt die Fähigkeit eines Systems, ausreichende Ressourcen für die Wiederherstellung nach einem Systemausfall bereitzustellen. Mit anderen Worten, Failover-Testing bewertet die Failover-Kapazität eines Systems. Der Test überprüft, ob das System in der Lage ist, zusätzliche Ressourcen zu verwalten und Aktivitäten auf Backup-Systeme zu migrieren, falls es zu einer unerwarteten Beendigung oder einem Ausfall kommt.

Beispielsweise überprüfen Failover- und Wiederherstellungstests die Fähigkeit des Systems, zusätzliche CPUs oder mehrere Server zu verwalten und zu betreiben, sobald es eine Leistungsschwelle erreicht, die häufig bei erheblichen Ausfällen überschritten wird. Dies unterstreicht die kritische Verbindung zwischen Failover-Testing, Resilienz und Sicherheit.

Failover-Testing ist der Prozess der Simulation eines Ausfalls in einem primären Server oder System, um die Effektivität seiner Failover-Mechanismen zu bewerten. Wichtige Aspekte sind:

• Zweck: Um zu überprüfen, dass Backup-Systeme bei unerwarteten Ausfällen nahtlos übernehmen können.
• Szenarien: Umfasst das Testen verschiedener Ausfallszenarien wie Serverabstürze oder Netzausfälle.
• Automatisiert vs. manuell: Dies kann manuell oder mit automatisierten Tools durchgeführt werden.
• Recovery Time Objective (RTO): Misst, wie schnell sich das System erholt
• Datenintegrität: Stellt sicher, dass Daten während des Failover-Prozesses intakt bleiben.

Arten von Failover-Konfigurationen

Die Failover-Systemtechnik nutzt bestehende Clustering-Technologien, um redundante Ausführungen zu ermöglichen und die Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit von IT-Ressourcen zu erhöhen.

Es gibt zwei grundlegende Konfigurationen für hochverfügbare Failover-Systeme: aktiv-aktiv und aktiv-passiv. Obwohl beide Implementierungstechniken die Zuverlässigkeit verbessern, erreichen sie Failover auf unterschiedliche Weise.

1. Aktiv-aktiv-Konfiguration

Eine aktiv-aktiv Hochverfügbarkeitskonfiguration besteht typischerweise aus mindestens zwei Knoten, die aktiv und gleichzeitig denselben Dienst ausführen. Der aktiv-aktive Cluster führt eine Lastverteilung durch, indem er Arbeitslasten gleichmäßig auf alle Knoten verteilt, um zu verhindern, dass ein Knoten überlastet wird. Da mehr Knoten verfügbar sind, verbessern sich die Antwort- und Durchlaufzeiten.

Die individuellen Knotenkonfigurationen und Spezifikationen sollten identisch sein, um sicherzustellen, dass der HA-Cluster reibungslos läuft und Redundanz erreicht. Lastverteiler weisen Benutzern Knoten im Cluster basierend auf einem Algorithmus zu. Beispielsweise verteilt ein Round-Robin-Algorithmus Benutzer gleichmäßig auf Server, basierend darauf, wann sie beitreten.

Die Nutzung beider Knoten ist etwa 50/50 aufgeteilt, obwohl jeder Knoten die gesamte Last unabhängig bewältigen kann. Wenn jedoch ein Knoten in einer aktiv-aktiv-Konfiguration routinemäßig mehr als die Hälfte der Last bewältigt, könnte der Verlust eines Knotens zu einer Leistungsverschlechterung führen. 

Da beide Wege aktiv sind, ist die Ausfallzeit während eines Ausfalls mit einem aktiv-aktiven HA-System nahezu vernachlässigbar.

2. Aktiv-passiv-Konfiguration

In einer aktiv-passiv-Konfiguration, auch bekannt als aktiv-Standby-Setup, gibt es mindestens zwei Knoten, aber nicht alle sind aktiv. In einer Zwei-Knoten-Konfiguration ist der erste Knoten betriebsbereit, und der zweite Knoten bleibt passiv oder im Standby-Modus als Failover-System.

Dieser Standby-Betriebszustand kann gesichert werden, wenn der aktive primäre Knoten ausfällt. Andererseits verbinden sich Benutzer nur mit dem aktiven Server, bis ein Ausfall auftritt. Der inaktive Knoten wird aktiviert, um die Verarbeitung von einer Offline-IT-Ressource zu übernehmen, und die zugehörige Arbeitslast wird an den sekundären Knoten weitergeleitet, der den Betrieb übernimmt.

Die Ausfallzeit ist in einer aktiv-passiv-Konfiguration länger, da das System von einem Knoten zum anderen wechseln muss.

Failover vs. Failback

Failover und Failback sind Elemente der Geschäftskontinuität, die es ermöglichen, dass reguläre digitale Operationen fortgesetzt werden, selbst wenn der primäre Produktionsstandort nicht verfügbar ist. Betrachten Sie Failover- und Failback-Verfahren als wesentliche Bestandteile eines soliden Katastrophenwiederherstellungsrahmens.

Der Failover-Prozess verlagert die Produktion vom primären Standort zu einem sekundären Standort. Dieser Wiederherstellungsstandort enthält typischerweise eine replizierte Kopie aller Systeme und Daten Ihres primären Produktionsstandorts. Während eines Failovers werden alle Updates virtuell gespeichert.

Failback ist eine Maßnahme zur Geschäftskontinuität, die eingesetzt wird, wenn der primäre Produktionsstandort nach einer Katastrophe (oder einem geplanten Ereignis) wieder in Betrieb ist. Während eines Failbacks wird die Produktion an ihren alten (oder neuen) Standort zurückverlagert, und alle in der virtuellen Speicherung aufgezeichneten Änderungen werden synchronisiert.

Vorteile von Failover

Für webzentrierte Unternehmen ist die Betriebszeit von entscheidender Bedeutung, da sie alle Operationen beeinflusst. Von organisatorischem Wachstum bis zu Kundenbindung und -beziehungen ist hohe Verfügbarkeit das wesentliche Kriterium, das Unternehmen nicht ignorieren können. Vorteile von Failover-Systemen sind:

• Schutz vor Ausfallzeiten: Die Implementierung effektiver Failover-Systeme für mission-kritische Komponenten des IT-Stacks einer Organisation sollte die durch Dienstunterbrechungen verursachten Ausfallzeiten erheblich verringern. Wenn auch nur eine der kritischen Systemkomponenten ausfällt, wird der ordnungsgemäße Betrieb jeder Komponente, die mit ihr interagiert, verhindert.
• Verhindert Umsatzverluste: Wenn ein wichtiges Geschäftstool, wie Ihr Zahlungsabwicklungsdienst, für längere Zeit nicht verfügbar ist, wird die Rentabilität Ihrer Organisation leiden. Da das Verbraucherverhalten volatil ist, kann schon eine schlechte Erfahrung dazu führen, dass Kunden Ihr Unternehmen dauerhaft nicht mehr nutzen.

Herausforderungen von Failover

Zu oft ist Failover ein nachträglicher Gedanke oder ein letzter Ausweg. Durch die Planung und das Testen von Failover-Verfahren im Voraus können IT-Manager jedoch Ausfallzeiten verhindern und konsistente Servicequalitätsniveaus erreichen, insbesondere wenn das Unerwartete eintritt. 

Ein gut funktionierender Failover-Prozess ist mit hohen Kosten verbunden und kann die Wahrscheinlichkeit menschlicher Fehler im Falle von Ausfällen erhöhen. Die Implementierung effektiver Verfahren kann jedoch das Risiko von Verlusten in kritischen Systemen verringern und potenzielle Unterbrechungen der Servicequalität minimieren.

Obwohl Failover in all seiner Pracht wie ein Retter erscheint, bringt die Implementierung einer Failover-Strategie erhebliche Herausforderungen mit sich.

Erhöhte Kosten

Der Aufbau, die Wartung und die Überwachung einer zuverlässigen, geschützten Failover-Strategie ist teuer. Dies gilt insbesondere, wenn Sie sicherstellen möchten, dass jede Komponente einer komplexen, vernetzten Landschaft ihren eigenen Failover-Mechanismus hat.

Um zuverlässige Failover-Systeme zu erstellen, die automatisch mit minimalen Ausfallzeiten funktionieren, müssen Sie in Hochgeschwindigkeitssysteme investieren, die synchrone Datenaustausche bewältigen können. Die meisten der gesamten Kostenpositionen für Failover-Systeme können auf die Abhängigkeit von externem Fachwissen zur Installation und Verwaltung der Systeme zurückgeführt werden.

Lange Systemmanagement- und Qualitätssicherungsprozesse (QA)

Ein Failover-System benötigt die gleiche Wartung und QA-Validierung wie primäre Systeme, um die Technologie Ihrer Organisation effektiv zu sichern. Wenn Sie Ihre primären und Failover-Systeme auf verschiedenen Versionen betreiben, negiert dies den Zweck, identische, synchronisierte Systeme zu haben, was mehr Aufwand während enger Wartungszeiträume erfordert.

Sie müssen auch sicherstellen, dass Ihre Failover-Systeme häufig mit den verschiedenen Komponenten Ihrer Umgebung interagieren und sich mit ihnen beschäftigen können. Diese Validierungen können die für Tests und QA zugewiesene Zeit Ihres IT-Personals erheblich erhöhen.

Failover-Anwendungsfälle

Failover kann in jedem Teil eines Systems auftreten, einschließlich eines Computers, eines Netzwerks, eines Speichermediums oder eines Webservers. Hier sind einige Möglichkeiten, wie Failover Organisationen helfen kann, eine widerstandsfähige Infrastruktur zu schaffen.

• Failover von Anwendungsservern schützt zahlreiche Server, die Anwendungen ausführen. Diese Failover-Server sollten idealerweise auf separaten Hosts laufen und alle unterschiedliche Domainnamen haben.
• Domain Name System (DNS) Failover stellt sicher, dass Netzwerkdienste oder Websites während eines Ausfalls verfügbar bleiben. Es erzeugt einen DNS-Eintrag für ein System, das zwei oder mehr IP-Adressen oder Failover-Verbindungen enthält. Dies ermöglicht es Benutzern, den Datenverkehr von einem ausfallenden System zu einem aktiven, redundanten Standort umzuleiten.
• Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) Failover setzt zwei oder mehr DHCP-Server ein, um denselben Adresspool zu verwalten. Dies ermöglicht es jedem DHCP-Server, den anderen im Falle eines Netzausfalls zu sichern. Sie teilen sich jederzeit die Verantwortung für die Lease-Zuweisung für diese Gruppe.
• SQL-Server-Failover beseitigt potenzielle Single Points of Failure, indem es gemeinsam genutzten Datenspeicher und zahlreiche Netzwerkverbindungen über ein netzwerkgebundenes Speichersystem (NAS) verwendet.

Failover reibungslos durchführen

Während die Integration von Failover teuer sein kann, bedenken Sie die enormen Kosten von Ausfallzeiten. Betrachten Sie Failover als eine wesentliche Sicherheits- und Versicherungsmaßnahme. 

Failover sollte ein wesentlicher Bestandteil Ihrer Katastrophenwiederherstellungsstrategie sein. Ihre Priorität sollte darin bestehen, Datenübertragungen zu begrenzen, um Engpässe zu vermeiden, während Sie eine qualitativ hochwertige Synchronisation zwischen den primären und Backup-Systemen aus einer systemtechnischen Perspektive aufrechterhalten.

Erfahren Sie, wie Sie einen robusten Katastrophenwiederherstellungsplan erstellen, der Ihre Operationen schützt und Ihre wertvollen Vermögenswerte sichert.

Dieser Artikel wurde ursprünglich 2022 veröffentlicht. Er wurde mit neuen Informationen aktualisiert.