06.11.2015 (Doc Storage)
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Was ist eine Quorum-Device?

Leserfrage: Bei einer Diskussion über Cluster und Replizierung wurde der Begriff Quorum-Laufwerk erwähnt. Alle haben brav genickt, bin mir aber sicher, dass es eigentlich keiner erklären könnte. Daher, was ist ein Quorum-Device und wozu dient es? Welche Nachteile hat ein Quorum, vor allem auch aus Hochverfügbarkeitssicht?

Antwort Doc Storage:

Ein Quorum-Laufwerk dient in Clustern zur Aufrechterhaltung der Datenintegrität. Bei Ausfall eines Clusters, der aus zwei oder mehr Knoten mit angehängten Laufwerken aufgebaut ist, besteht die latente Gefahr asymmetrisch geschriebener Daten (split brain). Dies bedeutet, dass entweder bei Ausfall der Netzwerkkommunikation zwischen einzelnen Standorten oder dem Ausfall einer Seite des Clusters die noch laufenden Anwendungen in die noch ansprechbaren Laufwerke schreiben.

Da diese nicht mehr in ihre replizierten Gegenparts auf der anderen Cluster-Seite gespiegelt werden, entsteht eine Asymmetrie. Weniger schlimm ist dies beim Ausfall einer kompletten Seite – in diesem Fall muss nach Wiederherstellung der Verbindung die zwischenzeitlich noch aktive Seite lediglich in die dann wieder verfügbare repliziert werden. Viel katastrophaler ist der Ausfall der Kommunikation zwischen beiden Seiten. In diesem Fall schreiben die Anwendungen auf beiden Seiten in die für sie noch sichtbaren Laufwerke und erzeugen mit der Zeit eine immer größere Asymmetrie. Wird die Kommunikation wieder hergestellt, muss eine Instanz darüber entscheiden, auf welcher Seite die Daten nach der Wiederherstellung des regulären Betriebes »gewinnen«.

Dabei spielt das Quorum-Laufwerk eine im Wortsinne entscheidende Rolle, liegt diese doch auf beiderseitig auch bei Ausfall erreichbarem Speicher (shared disk). Auf Basis der hier festgehaltenen Daten kann nach Wiederherstellung des regulären Betriebes schnell entschieden werden, wessen Daten »gewinnen« und somit für den weiteren Betrieb genutzt werden. Der Admin kann vorgeben, ob beispielsweise die Seite mit der höheren I/O-Belastung oder die Seite mit der größeren Anzahl noch funktionstüchtiger Knoten verwendet wird. Ohne eine solche beiderseitig noch erreichbare Platte wäre eine solche Entscheidung nach dem Wiederanlauf schier unmöglich.

Gruß
Doc Storage

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Kommentare (1)
06.11.2015 - ES

Einige von Ihnen kennen evtl. noch das von Digital Equipment in den 80er Jahres des vorigen Jahrhunderts entwickelete VMS Betriebssystem. Dieses gab es als Standalone System aber auch als sogenanntes VMS-Cluster - ein "shared everything" Cluster, bei dem jeder User immer auf alle Resourcen des Clusters zugreifen kann (einschl. eines Cluster Filesystemes). Wie Doc-Storage ausführt muss in einem Cluster sichergestellt werden, dass im Fehlerfalle keine unkoordinierten Veränderungen erfolgen - man spricht hier gerne auch vom Split-Brain Syndrom. Eine "einfache" Möglichkeit dem vorzubeugen ist jeder aktiven Komponente (Server) eine Stimme (Vote) zu geben - im Fehlerfalle "voten" die "überlebenden" Komponenten ab, addieren ihre Votes und wenn sie mehr als die hälfte aller möglichen Stimmen haben, dürfen sie weiter arbeiten, im anderen Falle müssen sie solange warten, bis sie wieder Verdbindung zu den restlichen Komponenten bekommen. Wie sie leicht ersehen können ist die Mehrheit aber nur eindeutig, wenn es im Cluster eine ungerade Anzahl von Stimmen gibt. Dies kann entweder dadurch erreicht werden, dass immer eine ungeradzahlige Anzahl von Resourcen ein Cluster bilden, oder aber, dass einigen Ressouren mehr Stimmrechte gegeben werden. Bei zwei Servern (oder einem vielfachen davon) hat man nun das Quorum-Disk Prinzip eingeführt; ein Laufwerk (häufig mit shared Zugriff von mehreren Servern) das quasi eine weitere Vote hät; der Teil des Clusters der im Fehelrfalle die Quorum-Disk "sieht" darf dessen "Stimme" nutzen und so die Mehrheit erreichen. Um in ihrem Beispiel mit zwei RZs zu bleiben kann dieses "Quorum-Disk"-Prinzip auch durch einen Server in einem dritten Standort - der über IP Verbindung zu beiden RZs hält - erreicht werden.


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