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Lastverteilung und Ausfallsicherheit im Internet am Beispiel von mobile.de

Lastverteilung und Ausfallsicherheit im Internet am Beispiel von mobile.de
Über dieses Buch
  • 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

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

Automatisiert erstellter Textauszug:

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 [...]

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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