N-modulare Redundanz erklärt: N, N+1, N+2, 2N, 2N+1, 2N+2, 3N/2

Egal, ob es sich um Software oder Hardware handelt, jedes IT-System sollte eingebaute Maßnahmen haben, um einen reibungslosen Betrieb zu gewährleisten – besonders wenn unerwartete Probleme auftreten. Das bedeutet, dass jedes IT-System zuverlässig genug sein sollte, um unerwartete Situationen zu bewältigen, sodass Nutzer das IT-System sicher nutzen können. Eine Möglichkeit, diese Zuverlässigkeit zu erreichen? Redundanz ins System einzuführen. Redundanz einzuführen, hilft:

• Minimieren Sie Serviceunterbrechungen durch Ausfälle
• Erstelle eine Fehlertoleranz-Architektur

Einfach ausgedrückt bezeichnet Redundanz das Einführen mehrerer oder doppelter Erregungskomponenten, die im Ausfallfall die erforderlichen Aufgaben ausführen können. Es gibt verschiedene Redundanzprinzipien, die auf Systeme angewendet werden können. In diesem Artikel werfen wir einen Blick auf die N-Modulare Redundanz und die entsprechenden Redundanzniveaus.

Was ist N-modulare Redundanz?

Redundanz ist ein entscheidender Bestandteil jedes guten IT-Systems. Es gibt verschiedene Arten von Redundanzniveaus bei Redundanz, und wir betrachten diese im Folgenden:

• N
• N+1, N+2
• 2N, 2N+1, 2N+2
• 3N/2

N-Redundanz

N Redundanz bezieht sich auf das absolute Minimum an Komponenten, die für den Betrieb eines IT-Systems erforderlich sind. Dieses Niveau ist durch zwei Faktoren gekennzeichnet:

• Für das System steht keine Redundanzlösung zur Verfügung.
• Das System ist im Falle eines Ausfalls nicht funktionsfähig und nicht zugänglich, bis das Problem diagnostiziert und behoben ist.

Kein System sollte auf dieser Redundanzebene betrieben werden. Diese Ebene bietet keine Redundanz für das System. Stattdessen sollten Nutzer diese Ebene als Basisebene nehmen und darauf aufbauen, um eine angemessene Redundanz in ein IT-System einzuführen.

N+1, N+2 Redundanz

Wie der Name schon sagt, bezieht sich N+1 auf die Grundressourcen, die für die Systemfunktionalität benötigt werden – plus ein einzelnes Backup. Dies ist die Mindestanforderung, um Redundanz in ein IT-System einzuführen. In diesem Stadium kann das System funktionieren und gleichzeitig eine einzige Redundanzlösung bereitstellen. Dieses Redundanzniveau ist für ein kleines IT-System geeignet, aber nicht für mittelgroße bis große Systeme geeignet. N+2 bezeichnet die nächste Stufe und umfasst die für die Systemfunktionalität benötigten Ressourcen sowie zwei separate Backups. Dies erhöht die Redundanz eines IT-Systems sowie das Vertrauen der Endanwender in das System, da es zwei separate Backups gibt. In diesem Fall kann die Systemfunktionalität über das andere Backup wiederhergestellt werden, selbst wenn ein einzelnes Backup beschädigt ist. Neben N+1 und N+2 kann es Fälle geben, in denen noch mehr Backups verwaltet werden. Diese werden als N+X bezeichnet, wobei X für beliebige Anzahl von Backups steht, um die Funktionalität des Systems sicherzustellen. Dies kann +3, +4, +5 sein... Dennoch sind die meisten Befehlsebenen N+1 und N+2, es sei denn, es gibt eine spezifische oder einzigartige Anforderung, mehrere Kopien zu führen, wie etwa eine Compliance-Richtlinie.

2N, 2N+1, 2N+2 Redundanz

N bezeichnet die Mindestmenge an Ressourcen (Menge), die für den Betrieb eines IT-Systems erforderlich ist. 2N bedeutet einfach, dass im System doppelt so viele benötigte Ressourcen und Kapazitäten zur Verfügung stehen. Ein einfaches Beispiel ist ein Server in einem Rechenzentrum mit zehn weiteren Servern, die als dedizierte Kapazität fungieren. Dies reserviert eine Kombination von insgesamt 20 Servern und sorgt für 2N-Redundanz. So stellt 2N immer eine Überkapazität für das IT-System bereit. 2N+1 entspricht einem System mit doppelt so vielen benötigten Ressourcen/Kapazitäten für normale Funktionsfähigkeit plus einem Backup als zusätzlicher Redundanzschritt. Diese zusätzlichen Backup-Systeme können Redundanz bieten, selbst wenn es Probleme mit der gesamten zusätzlichen Kapazität gibt. 2N+2 bezeichnet ein System mit zusätzlicher Kapazität plus zwei Backups, um eine der höchsten Redundanzstufen zu gewährleisten. Bei dieser Methode hat ein Rechenzentrum zehn weitere identische Server als reservierte Server, während zwei weitere Server als Backups im Notfall dienen. 2N+2 gilt als die höchste Redundanzmethodik, die in der IT-Branche häufig verwendet wird.

3N/2, 4N/3 Redundanz

3N/2, 4N/3 oder genauer AN/B bezeichnet eine Redundanzmethodik, bei der zusätzliche Kapazität auf der Auslastung des Systems basiert. Betrachten wir beispielsweise 3N/2-Redundanz, die auf die Stromversorgungsinfrastruktur in einer Rechenzentrumsumgebung angewendet wird. In diesem Fall gibt es separate Stromversorgungssysteme, die zwei Arbeitslasten (zwei Server) versorgen. Dies führt dazu, dass jedes Stromversorgungssystem zu einem bestimmten Zeitpunkt nur 67 % der verfügbaren Kapazität verbraucht (oder das Umgekehrte des 3N/2-Verhältnisses). Betrachtet man ein 4N/3-Szenario, werden vier Stromversorgungssysteme drei Server mit Strom versorgen, sodass jedes Stromversorgungssystem 75 % der verfügbaren Kapazität nutzt.

Redundanzen können die Leistung beeinträchtigen

Alle oben genannten Methoden bieten eine gewisse Redundanz für ein IT-System. Es ist jedoch wichtig zu verstehen, dass die Nutzung von Backups (Ersatzkomponenten/-ressourcen) zu Leistungseinbußen führen kann. Das liegt daran, dass diese Ersatzressourcen in Bezug auf die Kapazität nicht mit den ursprünglichen Systemressourcen identisch sind. Dies betrifft nur Backups oder (+X)-Szenarien bei der Kapazitätsreservierung (XN), da die zusätzliche Kapazität identisch mit der des Betriebssystems ist, ohne die Leistung des Systems zu beeinträchtigen.

Redundanzkonfigurationen

Aktiv, passiv und Lastverteilung (Standby) sind Redundanzkonfigurationen, die bei der Implementierung einer Redundanzmethodik verfügbar sind.

• Aktiv. In einer aktiven Konfiguration wird die redundante Komponente gleichzeitig mit der ursprünglichen Komponente betrieben. Falls die ursprüngliche jedoch ausfällt, wird die redundante Komponente verwendet.
•  Passiv. In einer passiven Konfiguration ist eine redundante Komponente verfügbar, aber nicht funktionsfähig, solange die ursprüngliche Komponente aktiv ist. Sie wird aktiviert, um im Falle eines Ausfalls Funktionalität bereitzustellen.
•  Lastverteilung (Standby). Dies schließt die Verfügbarkeitslücke, bis die ursprüngliche oder aktive Komponente vollständig verfügbar ist. Zusätzlich kann Lastverteilung hier als teilweise oder temporäre Redundanzmethode genutzt werden, um zusätzliche Kapazitäten bereitzustellen.

Die Konfiguration und die gewählte Methodik hängen von Fakten ab wie:

• Benutzer- und Systemanforderungen
• Kosten
• Verfügbarkeit von Ressourcen
• Compliance-Anforderungen

Je höher die Redundanzanforderungen in einem Rechenzentrum ist, desto komplexer ist eine komplexere Redundanzmethodik erforderlich, um sie zu bewältigen. Während diese Komplexität zu höheren Kosten und Ressourcenanforderungen für eine ordnungsgemäße Implementierung und Verwaltung führt, bietet sie die beste Redundanz für das zugrunde liegende System.

Redundanz erhöht Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit

Die Zuverlässigkeit eines IT-Systems variiert je nach Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit. Redundanz ist eine der besten Möglichkeiten, die Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit eines Systems mit unterschiedlichen Redundanzmethoden zu erhöhen. Ein Faktor, der die Komplexität und Anforderungen einer Redundanzmethode beeinflusst, ist die Ausfallrate einzelner Komponenten eines Systems:

• Wenn einzelne Komponenten niedrige Ausfallraten haben, kann eine einfache Redundanzpolitik angewendet werden, um eine hohe Verfügbarkeit zu gewährleisten.
• Komponenten mit höheren Ausfallraten benötigen komplexe Redundanzrichtlinien, um eventuelle Probleme zu mindern und eine garantierte Verfügbarkeit zu gewährleisten.

Ein weiterer Faktor, der bei der Implementierung einer Redundanzmethodik zu berücksichtigen ist, ist die Arbeitsbelastung des Systems, da höhere Arbeitslasten Systemkomponenten ständig belasten, was zu schnellerer Komponentendegradation führt. (Verstehen Sie, wie Redundanz die Verfügbarkeit beeinflusst.)

Redundanz ist entscheidend

Redundanz ist ein wesentlicher Bestandteil jedes IT-Systems. Sie stellt sicher, dass ein IT-System im Falle eines unvorhergesehenen Problems in diesem sich schnell entwickelnden technologischen Umfeld ordnungsgemäß funktionieren kann. So ermöglicht Redundanz den Nutzern, das IT-System zuverlässig zu nutzen, was zu einem zufriedenstellenderen Endnutzererlebnis führt.

Verwandte Literatur

• • BMC IT Operations Blog
  • Was ist hohe Verfügbarkeit? Konzepte und Best Practices

• IT Operations (ITOps) Rollen und Verantwortlichkeiten

Diese Beiträge sind meine eigenen und spiegeln nicht unbedingt die Position, Strategien oder Meinung von BMC wider.