Netzwerkinfrastruktur

• Systemdesign
• Server-Cluster Konzepte
• Netzwerkdesign für Skalierbarkeit und Verfügbarkeit
• Load Balancing & Deployment Strategien
• Cloud Lösungen
• Grundlagen
• Modelle
• Betriebssysteme
• Benutzerkonten
• Systemsicherheit
• Virtualisierung
  • Technologien
  • Container
• Befehlszeilenkommandos
  • copy, ping, nslookup, traceroute
• USV- Systeme
• Typen
• Schaltskizzen

Server Cluster Konzepte

Definition Cluster

Ein Server-Cluster ist eine Gruppe von zwei oder mehr Servern oder Computern, die über ein Hochgeschwindigkeitsnetzwerk miteinander verbunden sind. Diese Server arbeiten gemeinsam, um ihre Ressourcen zu teilen und einen gemeinsamen Zweck zu erfüllen. Ein Cluster kann sowohl aus physischen als auch aus virtuellen Servern bestehen und wird häufig in Cloud-Umgebungen eingesetzt.

Vorteile eines Server-Clusters

Hohe Verfügbarkeit: Wenn ein Server im Cluster ausfällt, übernimmt ein anderer Server dessen Arbeitslast, um den Betrieb ohne Unterbrechung fortzusetzen

Lastausgleich: Die Arbeitslast wird auf mehrere Server verteilt, um die Leistung zu verbessern und Antwortzeiten zu verkürzen

Skalierbarkeit: Cluster können leicht erweitert werden, indem weitere Server hinzugefügt werden, um steigende Anforderungen zu bewältigen

Fehlertoleranz: Durch Redundanz wird sichergestellt, dass das System auch bei Hardware- oder Softwareausfällen weiterhin betriebsbereit bleibt

Verbesserte Leistung: Die kombinierte Leistung mehrerer Server ermöglicht eine höhere Gesamtleistung, was besonders bei ressourcenintensiven Anwendungen vorteilhaft ist

Typen von Server-Clustern

Hochverfügbarkeitscluster (HA-Cluster): Diese Cluster sind darauf ausgelegt, Ausfallzeiten zu minimieren und eine kontinuierliche Verfügbarkeit von Diensten zu gewährleisten
Lastausgleichscluster: Diese Cluster verteilen die Arbeitslast auf mehrere Server, um die Leistung zu optimieren
Hochleistungscluster (HPC-Cluster): Diese Cluster kombinieren die Rechenleistung mehrerer Server für intensive Berechnungen

 

Cloud Lösungen, Grundlagen, sowie Modelle

Cloud Computing ( kurz Cloud) ist im Regelfall die Bezeichnung etwas auf einem entfernten Server abzulegen. Daten die in der Cloud gespeichert sind, können von überall und auf allen Geräten die mit dem Internet verbunden sind abgerufen werden.  
Aus der technischen Sicht handelt es sich bei einer Cloud um Server, die sich in einem Rechenzentrum befinden und von externen Anbietern verwaltet werden. Der Vorteil dabei ist, dass dieser sich sowohl um die Wartung der Server und Betrieb kümmern muss und auch um die Backups der Kundendaten. Außerdem sorgt dieser auch für Ausfallsicherheit. 

Arten von Clouds

Art der Cloud	Beschreibung	Beispiel/Anbieter
Public Cloud	Viele Kunden teilen sich eine Infrastruktur; für sensible Daten weniger geeignet	Speicher wie Dropbox und Google Drive; SaaS-Lösungen wie Microsoft Office 365
Private Cloud	Infrastruktur wird beim Anbieter für einen einzelnen Kunden zur Verfügung gestellt oder im eigenen Haus betrieben; empfehlenswert bei hohen Ansprüchen an Sicherheit und Datenschutz	Spezialisierte Anbieter für gemanagte und gehostete private Clouds; verfügbar auch bei einigen SaaS-Anbietern
Hybrid Cloud	Mischung aus Private und Public Cloud z. B. Abbildung unkritischer Anwendungen in einer Public Cloud, Ablage sensibler Daten jedoch in einer Private Cloud

Cloud Services

Software as a Service (SaaS): Bereitstellung von Software via Internet, auch „Software on demand“ genannt; Betrieb, Wartung und Updates werden durch den Anbieter vorgenommen

Platform as a Service (PaaS): Bereitstellung von Laufzeit- und Entwicklungsumgebungen; Speicher- und Rechenkapazitäten sind flexibel anpassbar

Infrastructure as a Service (IaaS): Bereitstellung von virtualisierten Hardware-Ressourcen wie Speicher, Rechner und Netzwerk

Virtualisierung, Technologien und Container

Virtualisierung ist ein ein Prozess, der eine effizientere Nutzung der physischen Computerhardware ermöglicht und die Grundlage des Cloud Computings bildet.

Virtualisierung verwendet Software, um eine Abstraktionsschicht über Computerhardware zu erstellen, die es ermöglicht, die Hardwareelemente eines einzelnen Computers ( Prozessoren, Arbeitsspeicher, Speicher und mehr) in mehrere virtuelle Computer zu unterteilen. Dies wird als VM bezeichnet.

Jede VM führt ihr eigenes Betriebssystem aus und verhält sich dabei wie ein eigner Computer, obwohl sie nur auf einem Teil der Hardware läuft.

Vorteile einer Virtualisierung

Ressourceneffizienz: Durch die Virualisierung braucht nicht jeder Anwendungsserver eine eigene CPU, nun wir die Leistung von mehreren VMS mitbenutzt, dadurch gibt es keine Ressourcen Verschwendung.

Einfaches Management:  VMS können zentral auf einmal Verwaltet werden, es können Richtlinien, sowie Updates,  automatisierte IT- Service und Konfiguration Zentral auf allen virtuellen Maschinen angewendet werden. Dadurch ist die Wartung und Überwachung der einzelnen Clients sehr einfach und effizient.

Minimale Ausfallzeit: Abstürze von Betriebssystemen und Anwendungen verursachen Ausfallzeiten und unterbrechen die Benutzerproduktivität. Hier können Administratoren mehrere redundante virtuelle Maschinen nebeneinander betreiben und bei Problemen einen Failover zwischen ihnen durchführen. Das Ausführen mehrerer redundanter physischer Server ist teurer.

Schnellere Einrichtung: Hardware für jede Anwendung zu kaufen, zu installieren und zu Konfigurieren ist Zeitaufwendig und teuer. Durch virtuelle Maschinen ist es möglich alles auf einem physischen Gerät zu erstellen und zu konfigurieren. Das spart kosten und Zeit

Container

Container nutzen eine alternative Methode. Sie nutzen gemeinsam einen zugrunde liegenden Betriebssystem Kernel und führen nur die Anwendung und die Komponenten aus, von denen sie abhängig ist (z. B. Softwarebibliotheken und Umgebungsvariablen). Dies macht Container kleiner und ihre Bereitstellung schneller möglich.

Befehlszeilenkommandos

copy: Befehl zum kopieren von Dateien oder Verzeichnissen

ping: Netzwerkdiagnose Tool welches ICMP Packete an einen Host sendet und deren Antwortzeit misst. Daher wird die Erreichbarkeit des anderen Host überprüfen.

nslookup: Server Lookup-Tool zur Abfrage von DNS Servern

traceroute: Verfolgt den Pfad von Paketen durch ein Netzwerk, es zeigt alle Router (Hops) auf dem Weg zum Ziel an: „tracert google.com“

1. Offline-USV / Standby-USV
   • Einfachste und kostengünstigste Variante
     Schaltet bei Stromausfall von Netz auf Batterie um
     Kurze Umschaltzeit (2-10 ms)
     Geeignet für unkritische Anwendungen (PCs, kleine Netzwerke)
2. Line-Interactive USV
   • Mittlere Preisklasse mit besserer Spannungsregulierung
     Enthält zusätzlich einen Spannungsregler (AVR)
     Kompensiert Spannungsschwankungen ohne Batterieeinsatz
     Geeignet für kleine Server, Netzwerksysteme
3. Online-USV / Doppelwandler-USV
   • Höchste Schutzklasse und Zuverlässigkeit
     Permanente Doppelwandlung (AC→DC→AC)
     Keine Umschaltzeit, vollständige Isolation vom Netz
     Geeignet für kritische Infrastruktur (Rechenzentren, Krankenhäuser)