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Haute DisponibilitéHaute disponibilité et Tolérance de
PanneDate 13 Octobre 2009Groupe 14Auteur(s) BOUKHOBZA EliorResponsable Mr. Alain StephanPromo TCOM 2010
Haute disponibilité
17/04/2023 Groupe 14: Boukhobza Elior 2
Plan
I. DéfinitionsII. ClusteringIII. Load BalancingIV. RedondanceV. Réplication des donnéesVI. Conclusion
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Introduction
What is the High Availability?o A Highly Available material is a material
providing full-time availability even when failures occurs.
What is the Fault Tolerance?o The Fault Tolerance is the capacity of a material
to ensure the data availability in case of a failure occurs. It provides full-time checking and redundancy devices to perform high availability.
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17/04/2023 Groupe 14: Boukhobza Elior 4
Introduction
Why high availability?o In a company, the information system requires to be
fully available 100% (or most) of the time.o If a failure occurs in the system (device crash, human
error…), or in the building (fire, flooding…), or even in the region (earthquake, war…), the IS needs to be available and functional otherwise it would be fatal for the company.
o That’s why having a material fully available is vital for a company to ensure its business without fear of failures or disasters in the IS.
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DÉFINITIONS
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DéfinitionsPlan
1. Critères DICP2. Indicateurs de disponibilité3. Classification en Tiers
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17/04/2023 Groupe 14: Boukhobza Elior 7
DéfinitionsCritères DICP
Critères DICP-Ro On classifie la sécurité d’un système grâce aux « Critères DICP », c’est-
à-dire:o D: Disponibilité
C’est-à-dire que le système doit pouvoir être disponible à toute heure.o I: Intégrité
C’est la capacité au système d’assurer que les informations sont exactes.o C: Confidentialité
C’est la capacité au système d’assurer que les données ne peuvent être accédées que par les personnes ayant accès.
o P: Preuve La preuve concerne la non répudiation, c’est-à-dire l’impossibilité de nier avoir
effectué telle ou telle action.o On parle aussi de DICP-R, R pour règlementation. Ce sont les règles
que le système doit respecter.
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17/04/2023 Groupe 14: Boukhobza Elior 8
DéfinitionsIndicateurs de disponibilité (1/3)
MTTF, MTBF, MTTR, MUT, MDTo MTTF: Mean Time To Failure (Temps Moyen Avant Panne)
C’est le temps moyen avant l’apparition d’une panne d’un composant du système. On souhaite que cet indicateur soit le plus grand possible.
o MTBF: Mean Time Between Failures (Temps Moyen Inter-pannes)
C’est le temps moyen entre deux pannes survenant sur un composant du système. Plus cet indicateur est grand, plus le système est considéré comme fiable.
o MTTR: Mean Time To Repair (Temps Moyen de Réparation) C’est le temps moyen nécessaire à la réparation d’un composant
survenu lors d’une panne. A l’inverse, on souhaite que cet indicateur soit le plus petit possible.
o MTBF = MTTF + MTTR.
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17/04/2023 Groupe 14: Boukhobza Elior 9
Définitions Indicateurs de disponibilité (2/3)
o MDT: Mean Down Time (Temps Moyen d’indisponibilité) C’est le temps moyen d’indisponibilité d’un
composant lors d’une panne quelconque.o MUT: Mean Up Time (Temps Moyen de
disponibilité) C’est le temps moyen de disponibilité du composant
après sa réparation avant qu’il ne retombe en panne.o MTBF = MUT + MDTo Disponibilité = MTTF / MTBF
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DéfinitionsIndicateurs de disponibilité (3/3)
Taux de disponibilité Durée d’indisponibilité sur un an
97% 11 jours
98% 7 jours
99% 3 jours et 15 heures
99,9% 8 heures et 48 minutes
99,99% 53 minutes
99,999% 5 minutes
99,9999% 32 secondes
Source: Wikipedia
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17/04/2023 Groupe 14: Boukhobza Elior 11
DéfinitionsClassification en Tier (1/3)
Classification en Tier:o Une autre définition de la disponibilité est la
classification en Tier, créé par l’Uptime Institute.o Permet de classifier les datacenter selon un
niveau de disponibilité entre 99% et 100%.o Plus le matériel a un niveau de Tier élevé, plus il
est coûteux, mais aura un meilleur taux de disponibilité.
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17/04/2023 Groupe 14: Boukhobza Elior 12
DéfinitionsClassification en Tier (2/3)
• 1 alimentation électrique/refroidissement• Pas de redondance des composants• Taux de disponibilité de 99,671%Tier I: • 1 alimentation électrique/refroidissement• Redondance des composants• Taux de disponibilité de 99,741%Tier II: • Redondance électrique/refroidissement mais 1 seul actif• Redondance des composants• Taux de disponibilité de 99,982%Tier III: • Redondance électrique/refroidissement, tous actifs• Redondance des composants• Taux de disponibilité de 99,995%Tier IV:
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17/04/2023 Groupe 14: Boukhobza Elior 13
DéfinitionsClassification en Tier (3/3)
Classification en Tiers de l’Uptime Institute
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CLUSTERING
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ClusteringPlan
1. Définition2. Fonctionnalités3. Types de clusters4. Architectures en cluster5. Détection de pannes6. Outils
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ClusteringDéfinition (1/2)
Cluster = Grappe de serveurs ou Ferme de serveurs.Le principe d’un cluster est de regrouper plusieurs serveurs indépendants appelés nœuds en un seul et même serveur, de façon transparente pour le client.Ainsi, si l’un des nœuds du cluster tombe, le service continue, assurant ainsi la disponibilité des services.Les nœuds n’ont pas besoin d’être proches physiquement. Il suffit qu’ils soient interconnectés entre eux par un ou plusieurs réseaux (LAN, WAN…) pour en faire un cluster.
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17/04/2023 Groupe 14: Boukhobza Elior 17
ClusteringDéfinition (2/2)
Simple architecture en cluster
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ClusteringFonctionnalités
Les fonctionnalités que doit offrir un cluster sont:o Basculement de service: Lors d’une panne, le service est
transféré sur un nœud fonctionnel: Fail Over Service.o Détection de pannes: Guetter les pannes pour basculer
le service sans interruption.
Elles sont en général couplées à d’autres fonctionnalités pour assurer la disponibilité:o Distribution de chargeo Réplication des donnéeso Intégrité des données…
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ClusteringTypes de clusters
On distingue plusieurs types de clusters, selon les fonctionnalités: o Clusters de haute disponibilitéo Clusters de calculo Clusters d’équilibrage de chargeo Clusters d’applications…
Différentes configurations selon le type de services:o Actif/Actifo Actif/Passifo N+1o N+Mo N to 1o N to N
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ClusteringArchitectures en cluster (1/5)
Configuration « Actif/Passif »:o Cluster de deux nœuds.o Le nœud principal (ou nœud maître) exécutant les services.o Le nœud secondaire (ou nœud esclave), de secours.o Un ou plusieurs liens dédiés entre les deux nœuds pour le
basculement de service.
Adressage IP:o Chaque nœud a sa propre adresse IP réelle.o Au cluster est associée une adresse IP virtuelle (ou alias IP),
qui va pointer sur le nœud actif (NAT).o Si le nœud actif tombe, l’alias IP pointe sur le nœud de
secours.
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ClusteringArchitectures en cluster (2/5)
Cluster et basculement de service
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ClusteringArchitectures en cluster (3/5)
Principe:o Le client entre l’@IP virtuelle 192.168.X.254o Cette adresse pointe vers le nœud principal A.o Le nœud A tombe, B détecte que A est tombé.o Grâce au lien dédié, le service bascule vers B.o L’adresse IP virtuelle pointe alors sur B.o Lorsque A est réparé, le service bascule vers A et l’@IP virtuelle
pointe vers A.o Le client ne détecte aucun changement.
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ClusteringArchitectures en cluster (4/5)
Configuration Actif/Actif:o Les deux nœuds sont actifs et se répartissent la charge.o Si l’un des nœuds tombe, le service est basculé sur le nœud restant.o Lorsque le nœud défaillant fonctionne, la charge est à nouveau répartie
entre les deux nœuds.
Configuration N+1:o Architectures de N nœuds, et un nœud de secours.o Si l’un des nœuds tombe, le service est basculé sur le nœud de secours.o Lorsque le nœud est rétabli, il devient le nœud de secours.o SPOF si plusieurs nœuds tombent en même temps.
Configuration N+M:o N nœuds actifs et M nœuds de secours.o Le nombre de nœuds de secours dépend du degré de disponibilité requis
pour assurer le service.
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17/04/2023 Groupe 14: Boukhobza Elior 24
ClusteringArchitectures en cluster (5/5)
Configuration N to 1:o A la différence du N+1, lorsque le nœud défaillant est
rétabli, le service bascule vers ce nœud.o Deux basculements de service.
Configuration N to N:o Pas de nœuds de secours.o Si un des nœuds tombe, la charge est redistribuée sur les
N-1 nœuds restants.o Lorsque le nœud est rétabli, la charge est redistribuée en
conséquence.o Nécessite des nœuds à plus grande capacité.
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17/04/2023 Groupe 14: Boukhobza Elior 25
ClusteringDétection de pannes
Détection de pannes :o Requêtes Push:
Le nœud actif envoie des signaux au nœud passif à intervalles réguliers. Si le nœud passif ne reçoit pas de signaux au bout d’un certain temps, il
détermine qu’il y’a panne et active le basculement de service.o Requêtes Pull:
Le nœud passif envoie des signaux au nœud actif à intervalles réguliers. Si il ne reçoit pas de réponse, il continue d’émettre des signaux car ca
peut provenir d’un problème sur le lien. Au bout d’un certain nombre de tentatives, il détermine qu’il y’a panne
et active le basculement de service.o C’est communément appelé « Heartbeat ».
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17/04/2023 Groupe 14: Boukhobza Elior 26
ClusteringOutils (1/3)
Heartbeat: Outil de surveillance des systèmes.Outil implémentant la surveillance et le basculement de services à l’aide de scripts.Caractéristiques:o Les services (applications) sont démarrés avec Heartbeat sur le nœud actif.o Il permet d’arrêter et de démarrer les services manuellement, dans ce cas les
services sont basculés sur le nœud de secours.o Cet outil permet de détecter les pannes matérielles et réseau et d’exécuter des
scripts de basculement en cas de panne.o Utilisé avec l’outil « Mon », on peut désormais faire de la surveillance
applicative.o Heartbeat permet aussi le contrôle d’une application « STONITH » (« Shoot
The Other Node In The Head »), procédé qui consiste à désactiver le nœud à distance en cas de problème.
Logiciel sous licence GPL, du projet « Linux-HA ».
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17/04/2023 Groupe 14: Boukhobza Elior 27
ClusteringOutils (2/3)
MON: Service Monitory DaemonC’est un démon de supervision des services. Il permet de détecter des défaillances applicatives et de les arrêter/redémarrer manuellement.Caractéristiques:o Marche/arrêt de serveurso Marche/arrêt de serviceso Consultation de l’état des serviceso Surveillance des ressourceso Envoi de tests (traps) pour tester l’état d’un service/serveur.
Il est utilisé avec Heartbeat pour faire de la surveillance applicative.Sous licence GPL.
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17/04/2023 Groupe 14: Boukhobza Elior 28
ClusteringOutils (3/3)
FailSafe: Outil similaire à Heartbeat, de la marque SGI.Permet de supporter jusqu’à des clusters de 16 nœuds.
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LOAD BALANCING
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17/04/2023 Groupe 14: Boukhobza Elior 30
Load BalancingPlan
1. Définitions2. Architectures de répartition de charge3. Algorithmes de répartition de charge4. Gestion des états de sessions5. Outils
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17/04/2023 Groupe 14: Boukhobza Elior 31
Load BalancingDéfinitions
Load Balancing : Equilibre de charge ou répartition de charge.Il consiste à distribuer la charge aux nœuds d’un cluster.Un load-balancer est un serveur qui dispose de différents algorithmes d’équilibrage de charge.Dans les architectures communes, ce serveur est redondé pour éviter les SPOF.Le load-balancing permet d’équilibrer le trafic réseau et d’assurer la disponibilité des services en dirigeant les requêtes vers les nœuds actifs.
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17/04/2023 Groupe 14: Boukhobza Elior 32
Load BalancingArchitectures (1/4)
Schéma classique d’une architecture load-balancée :o Un cluster de services.o Un cluster de load-balancers: un actif et un passifo Un lien dédié entre les deux load-balancers pour le basculement de
service.
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17/04/2023 Groupe 14: Boukhobza Elior 33
Load BalancingArchitectures (2/4)
Principe:o Le client s’adresse au load-balancer actif via
l’@IP virtuelle qui lui est fournie.o Le load-balancer actif relaye la requête vers le
ou les nœuds du cluster de services. o Pour la réponse, plusieurs solutions sont
possibles, dépendant de l’architecture.
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17/04/2023 Groupe 14: Boukhobza Elior 34
Load BalancingArchitectures (3/4)
Si le load-balancer agit comme une passerelle:o Utilisation du NAT pour
translater l’@IP virtuelle vers l’@IP réelle du serveur actif.
o Le serveur actif retourne la réponse au load-balancer.
o Le load-balancer renvoie alors la réponse au client.
o Le cluster de services est inaccessible directement.
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17/04/2023 Groupe 14: Boukhobza Elior 35
Load BalancingArchitectures (4/4)
Si le load-balancer est sur le même cluster que les serveurs:o Le load-balancer s’occupe
toujours de relayer vers le serveur actif.
o Mais la réponse est renvoyée directement au client.
o Inconvénient: Le cluster de services n’est plus privé.
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17/04/2023 Groupe 14: Boukhobza Elior 36
Load BalancingAlgorithmes de répartition (1/2)
Round-Robin:o Distribution de la charge équitablement à chaque serveur.o Avantages :
Très simple à mettre en place et très rapide.o Inconvénients :
Ne tient pas compte de facteurs extérieurs tels que le nombre de connexions ou le temps de réponse.
Un serveur surchargé continuera de recevoir des requêtes pendant que d’autres serveurs n’utiliseront que peu de leurs ressources.
Weighted Round-Robin:o Chaque serveur est assigné d’un « poids » qui détermine le taux de sollicitation du
serveur.o Avantages:
Aussi rapide que Round-Robin Tient compte des facteurs extérieurs.
o Inconvénients: Peu intéressant pour des serveurs de même type.
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17/04/2023 Groupe 14: Boukhobza Elior 37
Load BalancingAlgorithmes de répartition (2/2)
Least Connection:o Envoie les requêtes au serveur gérant le moins de connexions entrantes.o Avantages:
Les requêtes sont équitablement répartieso Inconvénients:
Ne tient pas compte des capacités de la machine
Weighted Least Connectiono La variante pondérée de Least Connection
Load Based:o Envoie les requêtes aux serveurs ayant la charge la plus faible.o Avantages:
Meilleure répartition de la chargeo Inconvénients
Ne tient pas compte des capacités de la machine
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17/04/2023 Groupe 14: Boukhobza Elior 38
Load BalancingGestion des sessions (1/4)
Contexte:o Dans certaines applications, une session peut se dérouler
en plusieurs étapes, qu’on appelle « états de session ». o Chaque étape ne s’active que lorsque l’étape précédente
est validée.o Par exemple, un achat sur Internet se fait en 3 étapes: le
choix de l’article, le remplissage des informations utilisateur et le remplissage des coordonnées bancaires.
o Les applications situées dans les serveurs distants doivent pouvoir suivre le changement d’état de session pour assurer la continuité.
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17/04/2023 Groupe 14: Boukhobza Elior 39
Load BalancingGestion des sessions (2/4)
Plusieurs solutions pour gérer les états des sessions:o L’état est stocké chez le client.o L’état est stocké sur le serveur distant.o L’état est stocké sur un serveur intermédiaire.
Si l’état est stocké chez le client:o Le client envoie les requêtes de chaque état avec les informations de la
session.o Le ou les serveurs traitent ces requêtes unitairement.
Si l’état est stocké sur le serveur distant:o le load-balancer redirige toutes les requêtes propres à la session sur le
serveur en question.o Problème: Si le serveur en question tombe au cours de la session, le client
perd toutes les informations relatives aux états précédents.
Solution: Une gestion habile des sessions.
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17/04/2023 Groupe 14: Boukhobza Elior 40
Load BalancingGestion des sessions (3/4)
2 solutions:o Gestion centralisée.o Gestion asynchrone.
Gestion centralisée:o Les états sont stockés sur un serveur à un niveau différent des serveurs
d’application.o Lors de la réception d’une requête, le serveur d’application récupère l’état de
session du serveur d’états.
Gestion asynchrone:o Chaque serveur diffuse aux autres serveurs l’état de la session lorsque celui-ci
change.o Chacun d’eux peut donc traiter une requête propre à un état de session. Si l’un
d’eux tombe, un autre prendra le relais.o Plus économique que la gestion centralisée, mais plus complexe à mettre en
place.
Haute disponibilité
17/04/2023 Groupe 14: Boukhobza Elior 41
Load BalancingGestion des sessions (4/4)
Gestion centralisée Gestion asynchrone
Haute disponibilité
17/04/2023 Groupe 14: Boukhobza Elior 42
Load BalancingOutils (1/2)
LVS: Linux Virtual ServerC’est un serveur virtuel agissant comme load balancer sur un cluster.Supporte 3 types de routage des requêtes:o Routage par NATo Routage par tunneling IPo Routage direct
Supporte les algorithmes de répartition de charge:o Round Robino Weighted Round Robino Least Connectiono Weighted Least connection o Autres algorithmes (Load Based, etc…)
Sous licence GPLQuelques interfaces graphiques disponibles: UltraMonkey, Piranha
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17/04/2023 Groupe 14: Boukhobza Elior 43
Load BalancingOutils (2/2)
LVS par NAT LVS par Tunnel IP
Haute disponibilité
17/04/2023 Groupe 14: Boukhobza Elior 44
REDONDANCE
Haute disponibilité
17/04/2023 Groupe 14: Boukhobza Elior 45
RedondancePlan
1. Concepts2. Redondance bas niveau3. Redondance couche liaison
1. STP, RSTP, MST2. LACP, EtherChannel
4. Redondance couche réseau1. VRRP, HSRP2. GLBP
5. Redondance couche applicative
Haute disponibilité
17/04/2023 Groupe 14: Boukhobza Elior 46
RedondanceConcepts
Procédé qui consiste à multiplier les éléments afin d’assurer les fonctions en cas de défaillance de l’élément principal.Principes clés pour mettre en place de la redondance dans un système:o Trouver le moyen pour que les éléments de secours puissent
remplacer automatiquement les éléments défaillants.o Dispersion géographique des éléments redondés pour éviter
les SPOF en cas de défaillance sur tout le site.
On trouve de la redondance à tous les niveaux: de la couche physique à la couche applicative.
Haute disponibilité
17/04/2023 Groupe 14: Boukhobza Elior 47
RedondanceRedondance bas niveau (1/2)
Redondance bas niveau = redondance au niveau matériel et câblage.Techniques de base:o Redondance des équipements: brancher les serveurs sur plusieurs switchs,
routeurs, etc…o Redondance des interfaces: Disposer de plusieurs interfaces sur les
équipements.o Redondance électrique: Brancher les équipements sur des alimentations
électriques distinctes…o Redondance de la sécurité: Multiplier les éléments de sécurité: Firewalls,
IPS, etc…
Plus le degré de redondance est élevé, plus la disponibilité est haute, mais c’est plus cher et plus lent…Il faut donc estimer le degré de disponibilité en fonction du besoin de l’entreprise.
Haute disponibilité
17/04/2023 Groupe 14: Boukhobza Elior 48
RedondanceRedondance bas niveau (2/2)
Exemple de matériel hautement disponible: HP BladeSystem P-Class Blade Server.
Haute disponibilité
17/04/2023 Groupe 14: Boukhobza Elior 49
Redondance liaisonSpanning Tree Protocol (1/3)
STP: Spanning Tree Protocol (802.1D)C’est un protocole qui permet de modifier la topologie d’un réseau sans boucle en cas de défaillance d’un lien.Il permet de détecter et de désactiver les boucles dans un réseau et fournit une hiérarchie des liens sous forme d’arbre.Principe: o Election d’un « root bridge », c’est-à-dire le lien (port) ayant l’id le plus
petit et la priorité la plus faible.o Détermination du plus court chemin entre deux nœuds du réseau pour
déterminer quel lien utiliser.o Désactivation des liens non utilisés.o En cas de défaillance d’un lien, le processus est relancé et une nouvelle
topologie est créée.o Le temps de convergence est d’environ 40s, ce qui est très lent.
Haute disponibilité
17/04/2023 Groupe 14: Boukhobza Elior 50
Redondance liaisonSpanning Tree Protocol (2/3)
Le Protocole STP
Haute disponibilité
17/04/2023 Groupe 14: Boukhobza Elior 51
Redondance liaisonSpanning Tree Protocol (3/3)
Evolutions de STP:o RSTP (Rapid STP, 802.1w) version plus rapide
de STP (1 s en moyenne)o PVSTP (Per VLAN STP) de Cisco, qui consiste à
appliquer STP sur plusieurs VLAN.o MST (Mutliple STP), la version normée de
PVSTP.o Autres protocoles de Spanning Tree
propriétaires.
Haute disponibilité
17/04/2023 Groupe 14: Boukhobza Elior 52
Redondance liaisonLACP, EtherChannel (1/2)
LACP: Link Aggregation Control Protocol (802.3ad)Protocole permettant d’agréger des liens ou des ports afin d’améliorer la vitesse de transfert et d’avoir de la redondance niveau 2.Une autre version très connue de ce protocole: Cisco EtherChannel (agrégation de liens Ethernet)Autres versions du protocole: o Cisco PAgP (Port Aggregation Protocol)o Nortel MLT (Multi Link Trunking)o 3COM DTP (Dynamic Trunking Protocol)o …
Haute disponibilité
17/04/2023 Groupe 14: Boukhobza Elior 53
Redondance liaisonLACP, EtherChannel (2/2)
Cisco EtherChannel
Haute disponibilité
17/04/2023 Groupe 14: Boukhobza Elior 54
Redondance réseauVRRP, HSRP (1/2)
VRRP: Virtual Router Redundancy Protocol (RFC 3768)Protocole permettant d’avoir de la redondance au niveau routage.Principe:o On met deux ou plusieurs routeurs dans un même groupe VRRP.o Dans ce groupe, un routeur va être élu comme routeur actif, celui ayant la
plus forte priorité. Les autres seront en standby.o Le routeur actif sera accessible à partir d’une adresse IP virtuelle.o Les routeurs s’envoient des messages (hello paquets) à intervalles réguliers
pour vérifier qu’il n’y a pas de panne (heartbeat)o Si le routeur actif tombe, un nouveau routeur sera élu comme actif et sera
disponible via le même adresse virtuelle.Protocole standardisé. Basé sur le protocole HSRP (Hot Standby Router Protocol) de Cisco.Une version libre de ce protocole: CARP (Common Address Redundancy Protocol) sous OpenBSD.
Haute disponibilité
17/04/2023 Groupe 14: Boukhobza Elior 55
Redondance réseauVRRP, HSRP (2/2)
VRRP - HSRP
Haute disponibilité
17/04/2023 Groupe 14: Boukhobza Elior 56
Redondance réseauGLBP
GLBP: Gateway Load Balancing ProtocolProtocole propriétaire Cisco qui ajoute de la répartition de charge à HSRP.Principe:o En plus d’affecter une priorité aux routeurs du
groupe, on affecte aussi un poids.o Election d’une AVG (Active Virtual Gateway) qui est
le routeur actif du groupe.o La charge est alors répartie en Round Robin ou
Weighted Round Robin.
Haute disponibilité
17/04/2023 Groupe 14: Boukhobza Elior 57
RedondanceRedondance applicative (1/3)
Redonder les éléments actifs: Serveur web, base de données, ERP…Répartir efficacement la charge.Assurer la synchronisation des données entre les éléments actifs et passifs.Gérer efficacement les états de session.Exemple:o Serveur web LAMP redondé et
load balancé.o Base de données MySQL redondée
et synchronisée.
Haute disponibilité
17/04/2023 Groupe 14: Boukhobza Elior 58
RedondanceRedondance applicative (2/3)
Teaming: Permet de regrouper plusieurs interfaces réseau en une seule vue par le système.Redondance au niveau de l’OS (couche 7)Type de comportement dépend du constructeur:o Fail Over Service: Une interface est active, une autre est
en standbyo Load Balancing: Les flux réseau sont distribués sur les
interfaces.o Switch-assisted: Pour plus d’efficacité dans le
basculement de service ou l’équilibre de charge.
Haute disponibilité
17/04/2023 Groupe 14: Boukhobza Elior 59
RedondanceRedondance applicative (3/3)
Autre solution pour mettre de la redondance: Virtualisation.Disposer de plusieurs machines virtuelles au sein d’une même machine permet d’avoir de la redondance à plus faible coût (financier et énergétique).
Haute disponibilité
17/04/2023 Groupe 14: Boukhobza Elior 60
RÉPLICATION DES DONNÉES
Haute disponibilité
17/04/2023 Groupe 14: Boukhobza Elior 61
Réplication des donnéesPlan
1. Concepts2. Réplication matérielle
1. RAID2. DRBD3. ENBD
3. Systèmes de fichiers
Haute disponibilité
17/04/2023 Groupe 14: Boukhobza Elior 62
Réplication des donnéesConcepts (1/3)
Ajouter de la redondance ne suffit pas à assurer la haute dispo si il n’y a pas de sauvegarde de données derrière.Il faut qu’en cas de défaillance du système actif, le système qui prend le relais assure la continuité de service.Il faut donc prévoir un mécanisme de synchronisation des données entre les éléments redondés: c’est la réplication.La réplication peut être matérielle (copie des données entre les disques, entre les BDD…), ou bien directement au sein du système de fichiers (cache mémoire, partage…).
Haute disponibilité
17/04/2023 Groupe 14: Boukhobza Elior 63
Réplication des donnéesConcepts (2/3)
Solution de stockage des données: le NAS (Network Attached Storage).o Espace de stockage attaché au réseau de l’entreprise qui gère l’ensemble
des données de l’entreprise.o C’est un serveur à part entière contenant plusieurs disques indépendants
ainsi que son propre OS et de son propre système de fichiers.
Haute disponibilité
17/04/2023 Groupe 14: Boukhobza Elior 64
Réplication des donnéesConcepts (3/3)
Autre dispositif de stockage: le SAN (Storage Area Network). C’est un réseau de stockage à part entière.o Il contient plusieurs périphériques de stockage reliés à des switchs en
Fiber channel ou iSCSI.o Le trafic de stockage est alors séparé du trafic métier et la capacité de
stockage est quasi illimitée.
Haute disponibilité
17/04/2023 Groupe 14: Boukhobza Elior 65
Réplication matérielleRAID (1/4)
RAID: Redundant Array of Inexpensive Disks.Technologie permettant de regrouper plusieurs disques en un seul (grappe).Permet d’augmenter la vitesse de transfert et d’assurer une haute dispo des données.Il existe plusieurs niveaux de RAID, chaque niveau décrivant la manière dont sont stockées les données sur les disques.RAID est de la réplication locale.
Haute disponibilité
17/04/2023 Groupe 14: Boukhobza Elior 66
Réplication matérielleRAID (2/4)
•Répartit les données sur l’ensemble des disques•Vitesse de transfert élevée•Pas de tolérance de panne.
RAID 0 (Striping)
•Duplication des données sur les disques•Amélioration de la vitesse de lecture•Haute disponibilité des données•Solution onéreuse car une partie du stockage est réservée au backup
RAID 1 (Mirroring)
•Stockage des données sous forme d’octets sur chaque disque•Un disque est dédié au stockage d’un bit de parité•Permet la reconstitution des données en cas de défaillance.
RAID 3 (Disk Array With Bit
Interleaved Data)
Haute disponibilité
17/04/2023 Groupe 14: Boukhobza Elior 67
Réplication matérielleRAID (3/4)
•Comme le RAID 3 mais des blocs à la place des bits•Meilleure gestion de la capacité de stockage•Le disque de contrôle doit avoir un débit égal à la somme des débits des autres disques.
RAID 4 (Disk Array With Block
Interleaved Data)
•Comme le RAID 4 mais la parité est stockée sur tous les disques•Performances élevées•Très Haute disponibilité des données•Très intéressant lorsqu’on possède beaucoup de disques.
RAID 5 (disk array with block-interleaved distributed parity)
•Comme le RAID 5•Plusieurs fonctions de parité pour augmenter la redondance•Nécessite d’avoir au moins 4 disques.
RAID 6 (disk array with block-interleaved
distributed parity )
Haute disponibilité
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Réplication matérielleRAID (4/4)
Avantages du RAID:o La sécurité: RAID 1 et RAID 5 offrent un niveau de sécurité
élevée, mais RAID 1 est une copie conforme là où RAID 5 est un entrelacement.
o Performances : RAID 0 et RAID 5 offrent de fortes performances en lecture/écriture.
o Coût: Le RAID 1 est onéreux car il n’offre que 50% de la quantité de stockage, alors que RAID 5 arrive à offrir jusqu’à 90% tout en assurant la réplication des données.
Conclusion: o RAID 1 utilisé pour redonder les données d’un serveur.o RAID 5 utilisé dans de grands espaces de stockage.
Haute disponibilité
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Réplication matérielleDRBD
DRBD (Distributed Replicated Block Device)Logiciel de réplication distante pour répliquer les données entre deux serveurs distants.Technique de mirroring des données comme en RAID 1.Solution Linux souvent déployée avec Heartbeat.Conserve une copie locale des données.La version 8 permet de supporter le partage de charge.
Haute disponibilité
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Réplication matérielleENBD
ENBD: Enhanced Network Block DeviceEvolution de Linux NBD.Permet d’accéder aux données distantes comme si elles étaient locales.Une authentification est nécessaire pour disposer des droits de lecture/écriture.Associé à du RAID 1, assure une haute disponibilité des données « over the Net ».
Haute disponibilité
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Réplication des donnéesSystèmes de fichiers (1/2)
Intérêt: disposer au sein du disque un système de fichiers offrant de la redondance mais aussi assurant l’intégrité des données.Deux types de systèmes de fichiers:o Locaux (Ext3, XFS…)o Partagés (NFS, OpenGFS…)
Fonctionnalités intéressantes:o Journalisation des données pour récupération en cas de crash.o Vitesse de lecture/écritureo Partage des données sur plusieurs disques.o Sécurité de l’accès aux donnéeso Clustering des donnéeso Etc…
Haute disponibilité
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Réplication des donnéesSystèmes de fichiers (2/2)
Tableau présentant quelques systèmes de fichiers et leurs fonctionnalités:
File system Partage Ressource Réseau
En local Gestion du clustering de
données
Journalisé
ReiserFS Oui Oui
Ext 3 Oui Oui
XFS Oui Oui
NFS Oui Oui Oui
GFS Oui Oui Oui Oui Oui
CodaFS Oui Oui Oui Oui
Intermezzo Oui Oui Oui Oui
Lustre Oui Oui Oui Oui
Haute disponibilité
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CONCLUSION
Haute disponibilité
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ConclusionLa HD dans les faits (1/2)
En utilisant toutes les connaissances acquises dans cet état de l’art, voici un exemple d’une architecture hautement disponible:
Haute disponibilité
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ConclusionLa HD dans les faits (2/2)
Dans cette architecture:o Tous les éléments sont redondés: routeurs, firewall, proxy, serveurs.o Chaque couche d’équipements est connectée à sa voisine en utilisant
une Switch Zone dédiée, avec des switchs implémentant du Spanning Tree.
o Les routeurs et les firewall utilisent de l’HSRP ou du GLBP, les proxy implémentent du CARP, les load balancers et les serveurs sont clusterisés et font de la redondance applicative (Teaming).
o Enfin les bases de données sont partagées via du RAID 5 localement et en ENBD avec les autres sites.
Une architecture particulièrement onéreuse mais qui offre un degré de disponibilité très élevé.En ajoutant en plus de la virtualisation, on peut offrir une haute disponibilité tout en réduisant considérablement les coûts.
Haute disponibilité
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ConclusionLes acteurs de la HD (1/2)
Concrètement, il existe des solutions de serveurs offrant de la HD (RAID, Heartbeat, etc…)Gartner a réalisé une étude en 2003 des acteurs du marché de la haute disponibilité.En leaders: Fujitsu Technologies, HP, IBM, Stratus & Unisys.
Haute disponibilité
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ConclusionLes acteurs de la HD (2/2)
Magic Quadrant of HA vendors
Haute disponibilité
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ConclusionExemple
L’architecture de Wikipedia
Haute disponibilité
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Conclusion
Nowadays, many solutions provide high availability and fault tolerance to IS architectures and materials.The rate of high availability is proportional to the investment deployed. The more money is invested for HA, the more secured the IS will be, making a difference between simple reliability and high availability.That’s why nowadays, it’s vital for companies to ensure its high availability in order to fully exercise its core business without fearing system failures or natural disasters.The coming of the virtualization is the best way to provide HA to systems at a lesser cost.
Haute disponibilité
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Questions?