Выпускная квалификационная работа. Разработка методологии автоматического аварийного восстановления гибридной инфраструктуры в Microsoft Azure (стр. 1 )

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего образования

КАЗАНСКИЙ (ПРИВОЛЖСКИЙ) ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ВЫСШАЯ ШКОЛА ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И
ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ

Направление подготовки: 09.03.03 Прикладная информатика

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

Разработка методологии автоматического аварийного восстановления гибридной инфраструктуры в Microsoft Azure

Работа завершена:

«___»_____________2017 г. 

Студент группы _11-302_  ___________________

Работа допущена к защите:

Научный руководитель

Старший системный администратор

«___»_____________2017 г.  ___________________

Директор Высшей школы ИТИС

«___»_____________2017 г.  __________________

Казань – 2017 г.

Оглавление

Введение        4

Постановка проблемы        4

Актуальность        5

Степень изученности        5

Объект исследования        5

Предмет исследования        5

Цель исследования        5

Задачи        5

Что такое аварийное восстановление?        6

Кто и зачем применяет аварийное восстановление.        6

Принцип действия аварийного восстановления        7

Преимущества аварийного восстановления        7

3 типа аварийного восстановления в Microsoft Azure.        7

Хранилище        8

Виртуальные машины        9

Использование служб архивации Azure для создания согласованных межрегиональных резервных копий приложения.        9

Разделение диска данных и диска операционной системы.        10

Возможные проблемы согласованности после географической отработки отказа нескольких дисков виртуальных машин.        10

Базы данных        11

База данных SQL        11

Геовосстановление        11

Активная георепликация        11

Подходы к аварийному восстановлению        11

Активный - активный (active/active)        12

Активный – пассивный        13

Только база данных        14

Полная реплика        15

Полное восстановление        17

Гибридное аварийное восстановление        18

Автоматизация        18

Обнаружение сбоев        20

Как работает аварийное восстановление в Azure сейчас        21

Потери        22

Система аварийного восстановления с использованием инструментов Azure и Powershell        23

Azure Site Recovery        25

Как работает данная служба?        27

Автоматизация восстановления        29

Восстановление инфраструктуры (без виртуальных машин)        29

Восстановление отдельных серверов в исходном ЦОД        30

Восстановление всех серверов в новом ЦОД        32

Заключение        34

Список использованных источников        35

Приложение 1        36

Скрипт автоматического восстановления отдельных серверов.        36

Приложение 2        40

JSON файл для восстановления инфраструктуры        40

Приложение 3        45

Скрипт конфигурации виртуальных машин после аварийного восстановления (Failover)        45

Введение

Постановка проблемы

В современном мире все чаще используются облачные технологии, которые во многом облегчают управление сложными инфраструктурами, делают их стоимость гораздо меньше и имеют множество других преимуществ перед другими технологиями. Вместе с тем, это налагает на администраторов таких инфраструктур ряд дополнительной ответственности, так как необходимо понимать, как именно работают облачные системы, чтобы всегда правильно действовать в непредвиденных ситуациях и суметь решить появившиеся проблемы с инфраструктурой.

В данной дипломной работе будет рассмотрена одна из таких проблем, как аварийное восстановления гибридной инфраструктуры в облачной среде. Представим, что у компании есть свой Центр Обработки Данных (далее - ЦОД), в котором он располагает какое-то количество своих серверов. При этом часть серверов расположена в облаке. В случае аварии или катастрофы, произойдет огромная потеря данных, а значит и потеря прибыли, если говорить о бизнесе. Существует множество различных видов решения такой проблемы, и существуют разные инструменты, которые решают эту проблему, но в данной работе будет рассмотрено конкретное публичное облако – Microsoft Azure, и его инструмент автоматизации – Azure Automation, с помощью которых можно улучшить ситуацию с аварийным восстановлением в этом публичном облаке.

Актуальность

Данная проблема крайне актуальна, так как все больше компаний выбирают публичные облака для использования в своем бизнесе, и для современного бизнеса крайне важна высокая доступность тех услуг, который он предоставляет.

Степень изученности

Проблема аварийного восстановления изучена довольно хорошо, но при этом в публичном облаке Azure существуют области, которые могут быть улучшены. Именно эти области и будут рассмотрены в данной работе.

Объект исследования

Объектом дипломной работы является непосредственно гибридная серверная инфраструктура, частью которой являются локальная (расположенная в ЦОД) и облачная инфраструктуры.

Предмет исследования

Аварийное восстановление в публичном облаке Azure.

Цель исследования

Целью дипломной работы является увеличение скорости восстановления инфраструктуры при авариях и других непредвиденных ситуациях и уменьшение времени простоя этой инфраструктуры и потери прибыли для владельцев этой инфраструктуры.

Задачи

Изучение методов аварийного восстановления в облаке Azure Планирование системы аварийного восстановления Реализация этой системы с помощью инструментов Microsoft Azure и расширяемого средства автоматизации – Windows Powershell. Тестирование данной системы.

Основная часть

Что такое аварийное восстановление?

В данной работе мы рассмотрим существующие варианты (технологии) аварийного восстановления в публичном облаке Microsoft Azure и различные подходы к ним. Также рассмотрим различные определения и понятия, которые необходимы для понимания работы MS Azure.

Аварийное восстановление в общем представляет собой возможность полного восстановления ИТ операций в течение определенного периода времени либо целевого времени восстановления в заданной точке ИТ процесса (RTO) или целевой точке восстановления (RPO).

Кто и зачем применяет аварийное восстановление.

Аварийное восстановление используется организациями в качестве защиты от простоя и потери информации. Затраты от простоя или потери данных можно измерить в денежном отношении, либо в соотношении к нематериальным потерям, таким как здоровье и безопасность, доля рынка или репутация. Каждая организация имеет индивидуальные показатели толерантности к риску, и разные приложения имеют различные требования к RTO и RPO.

Принцип действия аварийного восстановления

Аварийное восстановление осуществляется благодаря размещению идентичного сервера, системы хранения данных или сетевых устройств на дополнительной площадке — площадке аварийного восстановления (DR). Репликация предусматривает наличие программного обеспечения, непрерывно копирующего информацию на площадку DR. В случае аварии или простоя на главной площадке приложения заново запускаются на дополнительной площадке DR, используя последние текущие данные.

Преимущества аварийного восстановления

Критическая точка отказа представляет собой опасность потери данных или недоступности системы. Такая опасность может возникнуть в результате аварии одиночного устройства, в помещении, в городе, электрораспределительной сети, а также вследствие наводнения или урагана. Дублирование системы на расстоянии, позволяющем избежать воздействия таких факторов опасности, дает возможность аварийного восстановления, которое обеспечит работоспособность предприятий и агентств, не зависимо от причин незапланированного простоя.

3 типа аварийного восстановления в Microsoft Azure.

Виды отработки отказоустойчивости в облачном хранилище можно разделить на 3 типа:

Повторное развертывание после аварии:

Подход предусматривает повторное развертывание приложения (инфраструктуры) с нуля, в случае аварии. Данный вариант подходит для некритичных приложений.

Теплая замена (активная/пассивная)

При данном подходе дополнительная размещенная служба создается в альтернативном регионе. Роли в этом регионе развертываются, чтобы обеспечить минимальное количество ресурсов. Однако роли не получают рабочий трафик. Этот подход можно использовать для приложений, которые не предназначены для распределения трафика по регионам.

Горячая замена (активная/активная)

Приложение предназначено для получения рабочей нагрузки в нескольких регионах. Облачные службы в каждом регионе могут быть настроены для большего количества ресурсов, чем требуется для целей аварийного восстановления. Кроме того, в случае необходимости, облачные службы можно развернуть при аварии и отработке отказа, включая малое и гарантированное время восстановления, непрерывное тестирование всех расположений для восстановления и эффективное использование ресурсов.

Хранилище

Восстановление с использованием геоизбыточного хранилища дискового пространства больших двоичных объектов, таблиц, очередей и виртуальных машин.

В Azure все большие двоичные объекты, таблицы, очереди и диски виртуальных машин по умолчанию являются геореплицируемыми. Это называется геоизбыточным хранилищем (GRS). GRS реплицирует данные хранилища в сопряженный центр обработки данных, расположенный на расстоянии нескольких сотен километров в определенном географическом регионе. Хранилище GRS обеспечивает дополнительный уровень надежности на случай серьезной аварии в центре обработки данных. Корпорация Майкрософт контролирует отработку отказа. Она происходит только в случае серьезной аварии, при которой восстановить исходное основное расположение в разумные сроки невозможно. В некоторых случаях на это может уйти несколько дней. Данные обычно реплицируются несколько минут, хотя интервал синхронизации еще не регламентирован соглашением об уровне обслуживания.