Lastverteilung und Ausfallsicherheit im Internet am Beispiel von mobile.de
- Art: Diplomarbeit
- Autor: Oliver Ehlebracht
- Abgabedatum: August 2002
- Umfang: 116 Seiten
- Dateigröße: 592,7 KB
- Note: 1,0
- Institution / Hochschule: Universität Hamburg Deutschland
- ISBN (eBook): 978-3-8324-6157-7
-
ISBN (Paperback) :
978-3-8324-6157-7 P - ISBN (CD) :978-3-8324-6157-7 CD
- Sprache: Deutsch
- Prämierung:
- Arbeit zitieren: Ehlebracht, Oliver August 2002: Lastverteilung und Ausfallsicherheit im Internet am Beispiel von mobile.de, Hamburg: Diplomica Verlag
- Schlagworte: Loadbalancing, Linux Virtual Server, LVS, Netzinfrastruktur, Internet Service Provider
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Diplomarbeit von Oliver Ehlebracht
Zusammenfassung:
Der Internet-Dienstleister mobile.de stellt seinen Kunden einen virtuellen Marktplatz für den Verkauf von Gebrauchtfahrzeuge im Internet zur Verfügung. Bedingt durch starkes monatliches Wachstum steigt die Last auf den WWW- und Datenbankservern so sehr an, dass eine bisher realisierte Lastverteilung mit Redirectoren das Verkehrsaufkommen nicht länger bewältigen kann. Des weiteren gewährleistet das derzeitige Produktivsystem keine Ausfallsicherheit, da sich das gesamte Rechenzentrum von mobile.de nur an einem einzigen Standort befindet. Eine Verteilung des Rechenzentrums auf mehrere Standorte ist von daher dringend erforderlich.
In dieser Diplomarbeit wird eine neue Netzinfrastruktur für das Produktivsystem des Internet-Dienstleisters mobile.de erarbeitet. Diese Netzinfrastruktur setzt ein Loadbalancer-System zur Lastverteilung für die WWW- und Datenbankserver ein und muss das Produktivsystem redundant auf mindestens zwei räumlich getrennte Standorte verteilen können. Die bisher eingesetzte Lastverteilung mit Redirectoren wird kurzfristig vollständig durch das Loadbalancer-System „Linux Virtual Server (LVS)“ ersetzt. Mit Hilfe des Loadbalancer-Systems soll die Verfügbarkeit der Internet-Seiten gewährleistet, Fehler ausgeglichen und eine gewisse Ausfallsicherheit gewährleistet werden.
Durch eine Auslagerung von Teilen des Rechenzentrums an redundante Standorte wird eine zusätzliche Ausfallsicherheit erreicht, die das Produktivsystem auch vor einem Totalausfall schützt.
Zunächst werden die aktuellen Entwicklungen und Tendenzen im Bereich „Lastverteilung und Ausfallsicherheit“ zusammengefasst. Dabei soll erarbeitet werden, in welchen Bereichen es bereits Ansätze und Lösungen für Lastverteilung und Ausfallsicherheit gibt. Anschließend erfolgt eine Darstellung der aktuellen Netzinfrastruktur von mobile.de. Hier wird zunächst die historische Entwicklung der Netzinfrastruktur aufgezeigt. Darüber hinaus wird diskutiert, wie die Lastverteilung auf die WWW- und Datenbankserver mit Hilfe von Redirectoren derzeit realisiert ist.
Anhand der Probleme, die sich im Detail aus dem bisherigen Konzept ergeben wird eine Lösung aus den Anforderungen heraus erarbeitet. Schließlich erfolgt die Realisierung und die Implementation der neuen Lastverteilung für die vorhandenen WWW- und Datenbankserver durch den Einsatz eines Loadbalancer-Systems.
Inhaltsverzeichnis:
| 1. | Einleitung | 1 |
| 1.1 | Motivation | 1 |
| 1.2 | Ziele dieser Arbeit | 2 |
| 1.3 | Inhalt dieser Arbeit | 3 |
| 2. | Lastverteilung und Ausfallsicherheit | 5 |
| 2.1 | Lastverteilung in Webserver-Umgebungen | 5 |
| 2.1.1 | Lastmodellierung | 6 |
| 2.1.2 | Grundlagen der Lastverteilung | 8 |
| 2.1.3 | Momentanauslastung von Rechensystemen | 11 |
| 2.1.4 | Lastverteilung in heterogenen Systemen | 13 |
| 2.1.5 | Lastverteilung mit Loadbalancer-Systemen | 14 |
| 2.2 | Ausfallsicherheit in Webserver-Umgebungen | 18 |
| 2.2.1 | Definition: Zuverlässigkeit | 19 |
| 2.2.2 | Definition: Verfügbarkeit | 20 |
| 2.2.3 | Verfügbarkeit mit Hilfe von Clustern | 23 |
| 2.2.4 | Mögliche Maßnahmen für Ausfallsicherheit | 25 |
| 2.3 | Zusammenfassung | 27 |
| 3. | Gegenwärtige Realisierung der Netzinfrastruktur | 29 |
| 3.1 | Historische Entwicklung der Netzinfrastruktur bei mobile.de | 29 |
| 3.1.1 | Verwendung eines einzelnen Servers | 29 |
| 3.1.2 | Verteilung von Diensten auf mehrere Rechner | 31 |
| 3.2 | Automatische Verteilung mit Server-basiertem Ansatz | 35 |
| 3.2.1 | Anfrage-Umlenkung und HTTP-Umlenkung | 35 |
| 3.2.2 | Lastverteilung mit Hilfe von Redirectoren bei mobile.de | 37 |
| 3.2.3 | Probleme des bisher eingesetzten Konzeptes | 40 |
| 3.3 | Zusammenfassung | 41 |
| 4. | Randbedingungen und Entwurf einer Lösung | 42 |
| 4.1 | Anforderungsdefinitionen | 42 |
| 4.2 | Angestrebte Realisierung | 44 |
| 4.2.1 | Funktionale Anforderungen | 45 |
| 4.2.2 | Qualitätsattribute | 45 |
| 4.2.3 | Hardware- und Software-Anforderungen des Systems | 46 |
| 4.2.4 | Anforderungen an die Prüfung | 47 |
| 4.2.5 | Anforderungen an die Durchführung der System-Erstellung | 47 |
| 4.3 | Probleme des bisher eingesetzten Konzeptes | 48 |
| 4.3.1 | Transparenz der Netzinfrastruktur | 49 |
| 4.3.2 | Geringe Belastbarkeit der Netzinfrastruktur | 50 |
| 4.3.3 | Ausfallsicherheit der Netzinfrastruktur | 51 |
| 4.4 | Entwurf einer Lösung | 52 |
| 4.4.1 | Netzinfrastruktur mit Linux Virtual Server (LVS) | 52 |
| 4.4.2 | Netzinfrastruktur an redundanten Standorten | 55 |
| 4.5 | Zusammenfassung | 57 |
| 5. | Realisierung und Implementation | 58 |
| 5.1 | Lastverteilung in der neuen Netzinfrastruktur | 58 |
| 5.1.1 | Lastverteilung mit Dispatcher-basiertem Ansatz | 58 |
| 5.1.2 | Weiterleitung der Datenpakete | 60 |
| 5.1.3 | Verteilungsverfahren für Datenpakete | 64 |
| 5.1.4 | Lastverteilung mit dem Linux Virtual Server (LVS) | 66 |
| 5.2 | Ausfallsicherheit in der neuen Netzinfrastruktur | 70 |
| 5.2.1 | Verteilung der Netzinfrastruktur an redundante Standorte | 70 |
| 5.2.2 | Systemüberwachung mit SPONG | 72 |
| 5.2.3 | Schutz der Netzinfrastruktur vor DoS-Angriffen | 76 |
| 5.3 | Zusammenfassung | 78 |
| 6. | Test und Bewertung des neuen Systems | 80 |
| 6.1 | Voraussetzungen für den Test | 80 |
| 6.1.1 | Leistungsverhalten realer Systeme | 80 |
| 6.1.2 | Allgemeiner Versuchsaufbau | 83 |
| 6.1.3 | Softwarebasierte Messwerkzeuge | 84 |
| 6.2 | Test des neuen Systems | 85 |
| 6.2.1 | Vorbereitung der Messung | 85 |
| 6.2.2 | Erfassung der Daten | 87 |
| 6.2.3 | Auswertung der Daten | 91 |
| 6.2.4 | Potentielle Engpässe im Kommunikationssystem | 93 |
| 6.3 | Bewertung des neuen Systems | 95 |
| 6.3.1 | Allgemeine Bewertung des neuen Systems | 95 |
| 6.3.2 | Bewertung der Ausfallsicherheit des neuen Systems | 96 |
| 6.4 | Zusammenfassung | 98 |
| 7. | Zusammenfassung | 100 |
| 8. | Literaturverzeichnis | 103 |
3.3 Zusammenfassung In diesem Kapitel wurde der gegenwä rtige Zustand der Netzinfrastruktur von mobile.de dargestellt. Dieses Kapitel zeigt die Randbedingungen auf, die fü das r Konzept gelten, welches im weiteren Verlauf der Arbeit entwickelt werden soll. Steigende Benutzerzahlen und die Tatsache, dass ein einzelner Server i.d.R. nur geringe Ausfallsicherheit besitzt, fü hrten zunä chst zu einer Verteilung von Diensten auf mehrere Rechner. Diese einfache Form der Lastverteilung stellte jedoch keine Ausfallsicherheit dar, da die Wahrscheinlichkeit fü einen Systemausfall mit dem r Hinzufü von Hardware sogar noch angestiegen ist. gen Erst der Einsatz eines Redirectors, bei dem die Last auf mehrere WWW-Server verteilt wurde, kann eine erhöhte Ausfallsicherheit des Produktivsystems gewä hrleisten. Dieses Konzept befindet sich jedoch permanent an der [...]
deutlich weniger Overhead erzeugt und annä hernd beliebig erweiterbar ist. Ein Vorteil von Loadbalancer-Systemen ist nach [Törö99], dass Lasten auf bis zu 2.000 Gerä te verteilt werden können und mit speziellen Algorithmen der beste Zielserver ermittelt werden kann. Dieses Konzept ist fü den Benutzer völlig transparent, da r sich der verwendete Server-Cluster nach außen wie ein einzelner Server darstellt. Da die Server, die sich im Cluster eines Loadbalancer-Systems befinden, nicht an einem Standort stehen mü ssen, bieten Loadbalancer ebenfalls die benötigte Ausfallsicherheit in Bezug auf den potentiellen Ausfall eines Rechenzentrums. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass Software-Lösungen fü Loadbalancer-Systeme r verfü gbar sind, die kostenlos auf dem Markt erhä ltlich sind (Open Source Lösungen). [...]
3.2.3 Probleme des bisher eingesetzten Konzeptes Nach [CaCY98] mü ssen Betreiber und Administratoren einer bekannten InternetSeite sich stä ndig die Notwendigkeit vor Augen fü hren, die Belastbarkeit ihres Produktivsystems zu verbessern. Steigende Anforderungen der Benutzer an eine Internet-Seite aber auch neue Leistungsmerkmale fü hren hä ufig zu größeren Zugriffszahlen. [Siet00] zeigt darü hinaus, dass der Einsatz von parallel laufenden ber Rechnern hä ufig nur gegen Ausfä lle der Hardware schü ein Softwarefehler auf tzt, derartigen Systemen dennoch zum Ausfall des Systems fü hren kann. Die geringe Belastbarkeit der bei mobile.de eingesetzten Lastverteilung mit Hilfe von Redirectoren wurde bereits kurz nach der Umstellung auf dieses Konzept deutlich. Das System arbeitet permanent an der Belastungsgrenze. Hauptgrund dafü ist der in r Abschnitt 3.2.1 diskutierte Overhead, der durch die bei diesem Konzept zwingend notwendige Lastermittlung der einzelnen Server entsteht. Wie bereits gezeigt wurde, muss die Last der einzelnen WWW-Server bei diesem Konzept kontinuierlich ermittelt werden, was zusä tzliche Last im Netz erzeugt. In einer Testumgebung konnte gezeigt werden, dass dieser Overhead beim Einsatz von mehr als 8 WWWServern zu groß wird. Die Last im Netz wü durch diesen Overhead dann so stark rde ansteigen, dass das Produktivsystem keine Benutzeranfragen mehr beantworten kann. Das Hinzufü gen weiterer WWW-Server wü rde den Durchsatz des Systems also verschlechtern. Es ist daher dringend erforderlich, ein Konzept einzusetzen, das [...]
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Link zur Arbeit:
http://www.diplom.de/ean/9783832461577
Arbeit zitieren:
Ehlebracht, Oliver August 2002: Lastverteilung und Ausfallsicherheit im Internet am Beispiel von mobile.de, Hamburg: Diplomica Verlag
Schlagworte:
Loadbalancing, Linux Virtual Server, LVS, Netzinfrastruktur, Internet Service Provider



