Viele kennen das Problem bereits aus bisherigen Clusterkonfigurationen: Auf eine Disk kann immer nur ein Clusterknoten exklusiv zugreifen. Fällt der Knoten aus, kann der zweite Knoten erst auf die Daten zugreifen, nachdem die Disk gemounted wurde. Mit Windows Server 2008 R2 wurde nun ein neues Feature eingeführt, die Cluster Shared Volumes (CSV). Damit ist es möglich, dass mehrere Clusterknoten gleichzeitig auf dieselbe Logical Unit Number (LUN) zugreifen können.

Vergleich zwischen bisherigen Clustern und Cluster Shared Volumes

Bis Windows Server 2008 war die Failover Cluster Funktion eine "Shared Nothing Architecture". Bedeutet also das ausschließlich der aktive Knoten Zugriff auf die Volumes des Dienstes hat. Ein anderer Knoten erhält erst Zugriff auf das Volume wenn ihm auch der gesamte Dienst übertragen wird.

Wird nun Cluster Shared Volumes aktiviert, haben alle Knoten gleichzeitigen Zugriff auf das Volume:

Die Dauer des Failovers wird dadurch drastisch reduziert, da das Volume nicht erst freigegeben werden muss damit der nächste Knoten Zugriff erhalten kann.

Hinweis: Cluster Shared Volumes funktionieren nur virtuellen Festplatten (VHD), nicht mit Pass-Through Disks!

So funktionieren Cluster Shared Volumes

Jedes Volume das in CSV konfiguriert wird, hat einen Besitzer der das Volume mounted und als einziger vollständigen Dateisystemzugriff auf das Volume besitzt. Dieser wird auch als Coordinator Node bezeichnet. Man kann dies in etwa mit dem Besitzer einer Ressource in anderen Clusteranwendungen vergleichen. Mit dem Unterschied das der Cluster Node nicht die gesamte LUN, sondern nur einzelne Dateien sperrt. Alle anderen Cluster Nodes sind Non-Coordinator Nodes und erhalten über das sogenannte "Direct I/O" Zugriff auf das Volume. Dabei handelt es sich um einen RAW Zugriff der unterhalb der Dateisystemebene arbeitet, über den Lese- und Schreibvorgänge vorgenommen werden können. Über Direct I/O kann allerdings keine Änderung der NTFS Metadaten erfolgen. Um dies zu realisieren, werden die entsprechenden Vorgänge an den Coordinator Node weitergegeben und von diesem durchgeführt.

Cluster Shared Volumes bieten besondere Methoden gegen Ausfälle: Verliert ein Non-Coordinator Node die Verbindung zum Storage (z.B. Ausfall des FibreChannel Controllers), werden die I/O Vorgänge per Ethernet an den Coordinator Node weitergeben. Der kürzeste und schnellste Weg wird dabei automatisch gefunden es kann sowohl das Unternehmensnetzwerk, als auch über das Cluster Netzwerk verwendet werden. Der Coordinator Node führt dann die entsprechen Aufträge aus und gibt die Informationen wieder an den Knoten zurück. Man spricht hier auch von "Redirected I/O".

Das gleiche funktioniert auch andersrum: Falls der Coordinator Node keinen Zugriff mehr auf das Storage haben sollte, wird zunächst ein neuer Coordinator bestimmt der das Volume mounted und als Besitzer festgelegt wird. Die I/O Vorgänge werden dann wieder an diesen weitergeleitet. Die virtuelle Maschine bleibt während diesen Vorgängen immer auf seinem aktuellen Host und bestenfalls die gesamte Zeit online.

Um einen Host während der Redirected I/O Vorgänge online zu halten, ist eine sehr schnelle Ethernet Verbindung erforderlich. Sie sollten Ihre Hyper-V Cluster deshalb unbedingt mit einer Gigabit Verbindung betreiben.

Cluster Shared Volumes in Verbindung mit Live Migration

Gerade die Live Migration profitiert ungemein von Cluster Shared Volumes, da die Übertragung zwischen den Nodes noch schneller durchgeführt werden. Die Aktivierung von CSV ist aber keine Voraussetzung für Live Migration.

Cluster Shared Volumes in Verbindung mit anderen Clusterdiensten

So schön die Funktion auch ist, gibt es natürlich auch eine kleine Einschränkung: Cluster Shared Volumes wird nur in Verbindung mit Hyper-V unterstützt! Nicht mit anderen Clusterdiensten wie SQL oder Exchange. Was die Zukunft bringt wird man sehen, der Anfang ist gemacht.

Links

http://www.server-talk.eu/2009/09/15/einblicke-in-cluster-shared-volume-csv/

http://blogs.msdn.com/clustering/archive/2009/03/02/9453288.aspx

http://www.cluadmin.de/cluster-shared-volumes-p392/

http://www.patents.com/cluster-shared-volumes-20090327798.html

http://technet.microsoft.com/en-us/library/dd630633%28WS.10%29.aspx