Ein Server Cluster bezeichnet in der Informationstechnik einen Rechnerverbund aus mehreren Einheiten, die ihre Ressourcen gemeinsam für die Bewältigung einer bestimmten Aufgabe verwenden. Bei den verschiedenen Instanzen oder Knoten kann es sich sowohl um physische Hardware wie um virtualisierte Umgebungen wie zum Beispiel Cloud Server handeln. Im Vergleich zu klassischen IT-Infrastrukturen mit mehreren autonom agierenden Root Servern besitzen Server Cluster einige Vorteile wie etwa die bessere Skalierbarkeit sowie eine höhere Flexibilität, Verfügbarkeit und Stabilität. Zu ihren Nachteilen zählen ein gestiegener Zeit- und Arbeitsaufwand bei der erstmaligen Konfiguration und die teilweise erschwerte Fehlersuche in laufenden Systemen.
Wie ist ein Server Cluster aufgebaut?
Ein Server Cluster besteht aus zwei oder mehr Knoten, die über das LAN-Netzwerk mit einer hohen Bandbreite miteinander verbunden sind. Die Kommunikation im Rechnerverbund erfolgt entweder elektromagnetisch über RJ45 Ethernet oder optisch mittels SFP Glasfaserleitungen und verwendet in der Regel dezentrale, einfach oder mehrfach redundante Ring- und Sternstrukturen. Dadurch können Server Cluster den Ausfall einzelner Komponenten kompensieren und bieten gegenüber isoliert arbeitenden Instanzen eine höhere Performance und Stabilität. Über standardisierte Netzwerkprotokolle kann ein Rechnerverbund zudem ursprünglich nicht kompatible Arten von Hardware – zum Beispiel leistungsfähige Prozessoren mit x86 Architektur und energieeffiziente ARM-Mikrocontroller – oder unterschiedliche Betriebssysteme wie Microsoft Windows und Linux kombinieren.
Von außen bildet der Server Cluster eine geschlossene Einheit, die die Rechenlast entsprechend ihrer Konfiguration automatisiert auf mehrere Knoten verteilt. Somit ist er in der Lage, spontane und stark schwankende Spitzenlasten ohne Einbrüche bei der Performance oder verzögerten Reaktionszeiten zu bewältigen. Die zeitaufwendige erstmalige Einrichtung wird dadurch kompensiert, dass ein Rechnerverbund anschließend zentral administriert und überwacht werden kann.
Welche Stärken und Schwächen besitzt ein Server Cluster?
Wegen ihrer zahlreichen Vorteile gelten Cluster Strukturen in vielen Bereichen der IT heute als Standard und verdrängen zunehmend das traditionelle Modell aus einzelnen Servern mit verbundenen Clients. Zu den wichtigsten Gründen für diese Entwicklung gehören:
- Kontinuierliche Verfügbarkeit von Diensten ohne Ausfälle etwa durch Wartung oder Defekten der Hardware
- Hohe Stabilität und Zuverlässigkeit selbst bei spontanen Lastspitzen oder Teilversagen einzelner Instanzen
- Flexible, rasche Skalierbarkeit der Gesamtperformance durch Zuschalten oder Trennen von Knoten
- Einfaches zentralisiertes Monitoring und unkomplizierte Wartung einzelner Segmente des Clusters im laufenden Betrieb
- Spezialisierung und Lastverteilung auf exklusive Teile im Rechnerverbund möglich
- Redundante Strukturen mit integrierter und automatisierter Übergabe von Aufgaben als Failover Protokoll
- Bessere Effizienz und Auslastung durch gleichmäßige Verteilung der Lasten im Rechnerverbund
Den Vorzügen eines Server Clusters stehen relativ wenige Nachteile gegenüber. Die zwei entscheidenden liegen in einer höheren Angreifbarkeit durch Cyberkriminelle über IT-Sicherheitslücken und die zunächst aufwendige Installation beziehungsweise Optimierung. Beide wirken sich mit zunehmender Anzahl von Knoten stärker aus, weil die Absicherung von komplexen IT-Systemen mehr Schwachstellen berücksichtigen muss und die Last- und Aufgabenverteilung anhand unterschiedlicher Parameter individuell nach intensiven Prüfverfahren konfiguriert und abgestimmt werden muss.
Welche Aufgaben übernehmen Server Cluster?
Grundsätzlich eignen sich Server Cluster für nahezu alle IT-Lösungen, die entweder größere Mengen von Daten verarbeiten oder ausreichend Kapazitäten für schwankende Auslastung zur Verfügung stellen müssen. Als Instanzen mit hoher Verfügbarkeit, Stabilität und Skalierbarkeit dominieren sie inzwischen öffentliche IT-Netzwerke. Hier übernehmen sie vor allem klassische Server-Client-Aufgaben wie das Webhosting von mittleren und großen Internetseiten, leistungsfähige Datenbanken, Namensauflösung über das Domain Name System (DNS) und die Bereitstellung von zuverlässigen, flexibel skalierbaren Cloud Servern in virtualisierten Umgebungen. Einen weiteren wichtigen Bereich bilden Cloud Dienste wie Plattform-, Infrastructure- und Software-as-aService (PaaS/IaaS,/SaaS) oder anderen Web Services, beispielsweise nutzerbasiertes Cloud Computing mit getakteter Abrechnung nach in Anspruch genommener Performance oder Laufzeit.
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