Was ist Hochverfügbarkeit?

In der IT-Welt ist Geschäftskontinuität das A und O. Die Verfügbarkeit von Ressourcen ist von entscheidender Bedeutung, um einen reibungslosen IT-Betrieb zu gewährleisten. Genau das soll die Hochverfügbarkeit gewährleisten. Aber was genau ist Hochverfügbarkeit? In diesem Artikel wird das Konzept definiert und es werden die Faktoren beschrieben, die Hochverfügbarkeit für IT-Teams und Unternehmen vorteilhaft machen.

Was ist Hochverfügbarkeit?

Hochverfügbarkeit bezieht sich auf den Zustand eines Systems, eines Elements, einer Komponente oder eines anderen Elements, das kontinuierlich und ohne Unterbrechung arbeitet. Dieses Konzept zielt darauf ab, während eines bestimmten Zeitraums eine optimale und qualitativ hochwertige Leistung zu erbringen, die für Geschäftskontinuität und minimale Ausfallzeiten sorgt.

Was sind Hochverfügbarkeitssysteme (HA-Systeme)?

Hochverfügbarkeitssysteme (HA-Systeme) beziehen sich auf Systeme, die verschiedene Techniken und Strategien anwenden, um eine hohe Verfügbarkeit in einer bestimmten Umgebung zu erreichen. Hochverfügbarkeitssysteme bestehen aus wichtigen Komponenten, die zusammenarbeiten, um eine ununterbrochene Bereitstellung von Diensten zu gewährleisten. Sie sind:

• Redundanz – Hochverfügbarkeitssysteme sorgen für Redundanz, indem sie über Backup-Systeme oder -Komponenten verfügen, die bei einem Ausfall des Primärsystems einspringen können.
• Failover – Der Failover-Faktor bezieht sich auf den Prozess der Übertragung aller Funktionen auf ein redundantes System in Fällen, in denen das primäre System nicht funktionieren kann oder nicht mehr verfügbar ist.
• Fehlertoleranz – Hochverfügbare Systeme sollten über Fehlertoleranz verfügen, um einen kontinuierlichen Betrieb trotz Hardware- oder Software-Nichtverfügbarkeit aufgrund von Systemausfällen sicherzustellen.
• Lastausgleich – Lastausgleich ist die Fähigkeit von Hochverfügbarkeitssystemen, Arbeitslasten zu verteilen, um eine Überlastung zu vermeiden, die zu einem störenden Ausfall führen könnte. Dies fördert auch die Systemeffizienz, denn es stellt sicher, dass die Arbeitslasten so verteilt werden, dass die Systemressourcen nicht belastet werden.
• Betriebszeit – Die Betriebszeit bezieht sich auf den Prozentsatz der Zeit, in der ein System betriebsbereit und für die Verwendung verfügbar ist. Sie entscheidet über die Wirksamkeit von Hochverfügbarkeitssystemen.

Wie wird Hochverfügbarkeit gemessen?

Die Hochverfügbarkeit wird anhand wichtiger Metriken und Key Performance Indicators (KPIs) gemessen, die die Effizienz eines Hochverfügbarkeitssystems anzeigen.

1. Hochverfügbarkeits-Metriken (HA-Metriken)

Hochverfügbarkeits-Metriken sind Rohdatenpunkte, die die Leistung und Effizienz eines Systems messen und einen wesentlichen Kontext für die Quantifizierung des Betriebs und der Reaktion eines Systems auf verschiedene Bedingungen liefern. HA-Metriken sind wie folgt:

• Betriebszeit in Prozent. Ein Maß, das die Verfügbarkeit eines Systems auf der Grundlage des Prozentsatzes der Zeit, in der es zugänglich und betriebsbereit ist, ausdrückt.
• Mittlere Zeit zwischen Fehlern (MTBF). Dies bezieht sich auf die durchschnittliche Zeit, die ein System aufgrund eines Systemausfalls nicht verfügbar ist.
• Mittlere Reparaturzeit (MTTR). Diese Kennzahl misst die durchschnittliche Zeit, die benötigt wird, um einen Systemausfall zu beheben und das System wieder zum Laufen zu bringen.
• Reaktionszeit. Ein Maß, das angibt, wie schnell ein System auf eine Anforderung antwortet.
• Durchsatz. Misst die Anzahl der Transaktionen, die ein System in einer bestimmten Zeit verarbeiten kann.
• Ressourcennutzung. Diese Metrik misst, wie effizient die Systemressourcen genutzt werden.
• Fehlerquote. Hierbei handelt es sich um eine Messung, die zeigt, wie häufig Fehler auftreten.
• Datenverlust. Diese Kennzahl bezieht sich auf die quantitative Menge der bei einem Systemausfall verlorenen Daten.

2. Leistungsindikatoren für Hochverfügbarkeit (HA KPIs)

Hochverfügbarkeits-KPIs sind von Metriken abgeleitete Messwerte, die sich an den Zielen eines Unternehmens orientieren und verwertbare Erkenntnisse liefern, die dazu verwendet werden können, die folgenden Maßnahmen festzulegen, die ein Unternehmen ergreifen muss, um die Systemleistung zu optimieren und Geschäftsziele zu erreichen. Hier sind einige wichtige Elemente von HA KPIs:

• Service-Level-Vereinbarungen (SLAs). Dabei handelt es sich um vertragliche Leistungsverpflichtungen gegenüber Kunden.
• Kundenzufriedenheit. Diese Messung bezieht sich auf den Zufriedenheitsgrad der Endbenutzer (Kunden) des Systems mit seiner Gesamtleistung.
• Zeitvorgabe für Wiederherstellungszeit (RTO). RTO ist eine Messgröße, die die maximal zulässige Ausfallzeit für ein System angibt und die akzeptable Dauer begrenzt, für die ein System aufgrund einer Dienstunterbrechung nicht verfügbar sein kann.
• Ziel des Wiederherstellungspunktes (RPO). Dieser KPI definiert die maximale Menge an Datenverlusten, die aufgrund eines Systemausfalls toleriert werden kann.

Quantifizierung der Hochverfügbarkeit

Die Hochverfügbarkeit wird oft mit einem „Neuner“-System quantifiziert, um den Prozentsatz der Betriebszeit darzustellen. Jede „Neun“, die der Zahl hinzugefügt wird, bedeutet ein höheres Maß an Zuverlässigkeit, d. h. weniger Ausfallzeiten. Hier ist eine Aufschlüsselung:

• Zwei Neunen (99%): Das System ist 99 % des Jahres verfügbar, was etwa 3,65 Tagen Ausfallzeit entspricht.
• Drei Neunen (99,9%): Dieser Wert entspricht einer Betriebszeit von 99,9 % oder etwa 8,76 Stunden Ausfallzeit pro Jahr.
• Vier Neunen (99,99%): Dies entspricht einer Betriebszeit von 99,99 %, was einer jährlichen Ausfallzeit von etwa 52,6 Minuten entspricht.
• Fünf Neunen (99,999%): Dies ist ein sehr hoher Verfügbarkeitsgrad, der jährlich nur etwa 5,26 Minuten Ausfallzeit zulässt.
• Sechs Neunen (99,9999%): Ein extrem hoher Standard mit nur 31,5 Sekunden erlaubter Ausfallzeit pro Jahr.

Strategien zur Gewährleistung hoher Verfügbarkeit

Die Durchsetzung der Hochverfügbarkeit von Systemen erfordert wesentliche Techniken für maximale Effizienz. Im Folgenden finden Sie einige Strategien, die dazu beitragen können, die Ausfallsicherheit, Zuverlässigkeit und den kontinuierlichen Betrieb des Systems zu gewährleisten:

1. Clustering und Lastausgleich

Während Clustering eine Strategie ist, bei der Server in einem einzigen System gruppiert werden, um die Fehlertoleranz und Skalierbarkeit zu maximieren, verteilt der Lastausgleich den eingehenden Datenverkehr auf mehrere Server. Dies trägt dazu bei, die optimale Leistung eines Systems aufrechtzuerhalten, indem er eine Überlastung des Systems verhindert und die Reaktionszeit verbessert.

2. Redundanzstrategien

Zu diesen Techniken gehören die Hardware-Redundanz oder die Duplizierung physischer Systemkomponenten, die Software-Redundanz oder die Verwendung mehrerer Software-Instanzen bei Störungen und die Datenredundanz, die sich auf die Erstellung mehrerer Kopien von Daten bezieht, um das Risiko eines Datenverlusts zu verringern.

3. Failover-Mechanismen

Diese Strategien befassen sich mit Umschaltungen oder Übertragungen von Funktionen auf ein funktionierendes System, falls das primäre System nicht verfügbar ist. Zu Ausfallsicherungsmechanismen gehören die manuelle Ausfallsicherung, bei der das System manuell auf ein Backup umgeschaltet wird, was menschliches Eingreifen erfordert, und die automatische Ausfallsicherung, bei der die Übertragung von Operationen auf Standby-Systeme automatisch erfolgt.

Andere Strategien im Rahmen dieses Mechanismus sind die geplante Ausfallsicherung, bei der ein geplanter Wechsel zu einem anderen System erzwungen wird, und die ungeplante Ausfallsicherung, die einen Wechsel zum Backup auslöst.

4. Notfallwiederherstellung und Geschäftskontinuität

Diese beiden Strategien wirken zusammen, um Betriebsausfälle und Eingriffe in den Arbeitsablauf zu verhindern. Notfallwiederherstellung ermöglicht die Wiederherstellung von Ressourcen nach einem Schadensereignis und verbessert den Schutz vor Datenverlusten. In der Zwischenzeit ermöglichen Geschäftskontinuitäts-Techniken die Fortführung von Geschäftsfunktionen während und nach Systemunterbrechungen.

5. Datenreplikation und -Backup

Schließlich schützen Datenreplikation und -Backup Unternehmen vor dem Verlust wichtiger Daten. Dies geschieht durch die Erstellung von Kopien wichtiger Daten als Backups, die im Falle einer Datenkompromittierung oder eines Datenverlusts leicht abrufbar sind. Diese Daten können aus Gründen der Redundanz und der Zugänglichkeit an mehreren Orten gespeichert werden.

Was sind die Herausforderungen bei der Aufrechterhaltung einer hohen Verfügbarkeit?

IT-Teams, die die Aufgabe haben, hochverfügbare Systeme einzusetzen und aufrechtzuerhalten, können bei der Implementierung, Verwaltung und Optimierung redundanter Systeme und Prozesse auf Schwierigkeiten stoßen. Hier sind einige der Herausforderungen, denen sie begegnen könnten:

• Komplexität. Von der Einrichtung eines Systems bis zur Aufrechterhaltung seiner Hochverfügbarkeit sehen sich IT-Teams oft mit komplexen Aufgaben konfrontiert, die die Entwicklung, Implementierung und Verwaltung von HA-Systemen erschweren.

• Kosten. Die Einrichtung eines Hochverfügbarkeitssystems kann die Kosten für Unternehmen in die Höhe schnellen lassen. Neben der kostspieligen Einrichtung durch teure Hardware und Software können auch Aufgaben wie Tests, Wartung, Verwaltung und alles, was die Bedienung und Überwachung des Systems durch eine Person erfordert, die Vorlauf- und laufenden Kosten erhöhen.

• Menschliches Versagen. Unvermeidliche Ereignisse wie menschliches Versagen können zu einer Herausforderung werden, insbesondere wenn die Systemkonfiguration, die Wartung oder die Fehlerbehebung fehlerhaft ist.

• Auswirkungen auf die Leistung. Auch hochverfügbare Systeme sind anfällig für Leistungsprobleme. Sie können Herausforderungen mit sich bringen, die mit Latenzzeiten oder Mehraufwand verbunden sind und die Systemleistung beeinträchtigen.

Die Bedeutung einer hohen Verfügbarkeit

Die Aufrechterhaltung einer hohen Verfügbarkeit ist für die Geschäftskontinuität und ein effektives Krisenmanagement von größter Bedeutung. Ihr Wert im Hinblick auf die Unternehmensziele ist unverzichtbar, da sie schwerwiegende Vorfälle wie Leistungsdrosselung, Datenverlust und störende Ausfallzeiten verhindern kann. Auch wenn die Aufrechterhaltung einer hohen Verfügbarkeit aufgrund einiger Faktoren eine Herausforderung darstellen kann, wird das Erreichen der Hauptziele mit Sicherheit dazu beitragen, betriebliche Spitzenleistungen, Kundenzufriedenheit und den allgemeinen Geschäftserfolg zu fördern.