¿Qué es la conmutación por recuperación? Usos prácticos de clústeres y replicación

La disponibilidad de las máquinas virtuales (VM) es esencial para garantizar la continuidad del negocio. Cuando los servicios que se ejecutan en máquinas virtuales críticas para el negocio y para la misión dejan de estar disponibles, las empresas pueden sufrir pérdidas económicas y perder la confianza de los clientes. Para restablecer la disponibilidad de las máquinas virtuales inmediatamente después de un fallo, se deben utilizar técnicas de conmutación por recuperación adecuadas.

La conmutación por recuperación a una réplica de máquina virtual puede formar parte de la recuperación ante desastres para restaurar los datos y las operaciones con una interrupción mínima de los flujos de trabajo habituales. El proceso de conmutación por recuperación de máquinas virtuales debe describirse en el plan de continuidad del negocio y recuperación ante desastres de la organización (BCDR). Analicemos con más detalles los tipos de conmutación por recuperación de máquinas virtuales y sus usos prácticos.

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¿Qué es la conmutación por recuperación?

La conmutación por recuperación es el proceso de reanudar el funcionamiento de una máquina virtual (VM) en un sistema secundario (y, en ocasiones, en una ubicación secundaria) tras un fallo del sistema principal. El sistema secundario contiene todos los datos necesarios para mantener las operaciones empresariales. En este contexto, un sistema puede ser un servidor, una base de datos, una máquina virtual, etc.

En entornos virtuales, existen dos métodos habituales de conmutación por recuperación:

• Uso de una réplica de máquina virtual (normalmente ubicado en otro servidor de virtualización) se utiliza para realizar la conmutación por recuperación si falla una máquina virtual primaria
• Uso de un clúster de conmutación por recuperación (no requiere replicación)

La conmutación por recuperación requiere menos tiempo para restaurar las cargas de trabajo en comparación con la recuperación a partir de una copia de seguridad y, como resultado, permite alcanzar un objetivo de tiempo de recuperación (RTO) más bajo. Sin embargo, el uso de Replicación de máquinas virtuales o la creación de clústeres no elimina la necesidad de crear Backups de máquinas virtuales. Una copia de seguridad (normalmente comprimida) resulta útil cuando es necesario recuperar datos desde un punto de recuperación anterior.

Repasemos la terminología básica de la conmutación por recuperación de máquinas virtuales para la recuperación ante desastres basada en la replicación.

Glosario de conmutación por recuperación

• Fallo: Cualquier problema de hardware o software como consecuencia de un fallo del sistema, un corte de corriente, problemas de red, un ataque de ransomware, etc., que deje el sistema fuera de servicio.
• Sistema primario: El sistema que ejecuta operaciones en tiempo real en el entorno de producción.
• Sistema secundario: El sistema redundante en espera, que se actualiza periódicamente con copias del sistema primario. El sistema secundario puede estar ubicado en las propias instalaciones o en una ubicación remota.
• Replicación: El proceso esencial para prepararse para la conmutación por recuperación de una máquina virtual. La replicación crea una copia exacta, es decir, una réplica, de la máquina virtual primaria en un momento dado.
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Conmutación por error:

La conmutación por error es el proceso de volver al sistema primario desde la máquina virtual réplica después de que se resuelva el incidente.

Tipos de conmutación por recuperación
• Existen tres tipos de conmutación por recuperación: Una conmutación por recuperación planificada Se utiliza para migraciones programadas de cargas de trabajo de un sistema o sitio a otro. Los usos prácticos incluyen la realización de tareas de mantenimiento en el sistema primario, trabajos eléctricos en el centro de producción y escenarios de desastre previstos. Por ejemplo, una alerta meteorológica sobre un tornado puede requerir una conmutación por recuperación planificada para garantizar la disponibilidad.
• Una conmutación por recuperación no planificada es aquella que se lleva a cabo cuando se produce un fallo inesperado que provoca que una máquina virtual crítica o todo el sitio principal quede fuera de servicio. El fallo puede deberse a diversos desastres naturales, accidentes (como un corte de electricidad), un ataque de malware o cualquier otro incidente. Para una conmutación por recuperación no planificada, los hosts y las réplicas deben estar preparados con antelación.
• Una prueba de conmutación por recuperación , como su nombre indica, se utiliza con fines de prueba. Los escenarios de prueba pueden incluir simulacros de situaciones de conmutación por recuperación no planificada para garantizar que
  • se cumplan los requisitos establecidos {3} y {4}
  • todo funcione correctamente y se ejecute sin problemas cuando sea necesario
  • todo el personal implicado en la recuperación ante desastres comprenda sus funciones y responsabilidades

La secuencia de conmutación por recuperación

Durante una conmutación por recuperación de una máquina virtual, la secuencia de acciones y el orden de arranque de las máquinas virtuales son esenciales para garantizar la reanudación satisfactoria de los flujos de trabajo. Deben definirse en la fase de desarrollo de la plan de recuperación ante desastresde su organización. La secuencia debe reflejar las dependencias entre los distintos servicios que se ejecutan en diferentes máquinas virtuales.

Por ejemplo, la autenticación de algunos servicios y aplicaciones que se ejecutan en máquinas virtuales puede utilizar Active Directory, que a su vez se ejecuta en otra máquina virtual. Un servidor de base de datos podría estar ejecutándose en la primera máquina virtual, un servidor de aplicaciones en la segunda y el servidor web en la tercera.

La máquina virtual con el servidor de Active Directory debe iniciarse en primer lugar. A continuación, pueden iniciarse las máquinas virtuales con los servicios que utilizan Active Directory para la autenticación. La máquina virtual con el servidor de base de datos debe iniciarse antes que la máquina virtual con el servidor de aplicaciones, ya que este último se conecta a la base de datos. Una vez que se hayan iniciado las máquinas virtuales con el servidor de base de datos y el servidor de aplicaciones, puede iniciarse la máquina virtual con el servidor web.

Principales soluciones de conmutación por recuperación

Las principales soluciones utilizadas en entornos virtuales son:

• Clústeres de conmutación por recuperación
• Conmutación por recuperación mediante réplicas de máquinas virtuales

Analicemos cada una de ellas.

Solución 1. Clústeres de conmutación por recuperación

Un clúster de conmutación por recuperación es un grupo de al menos dos servidores o nodos configurados para asumir las cargas de trabajo cuando un nodo está inactivo o no está disponible. La agrupación en clústeres es una solución automatizada de Enterprise que puede utilizarse para las máquinas virtuales más importantes y críticas para el negocio. Microsoft Hyper-V ofrece un Clúster de conmutación por recuperación formado por varios hosts de Hyper-V. El equivalente de VMware es un Clúster de alta disponibilidad, compuesto por hosts ESXi de VMware.

En el primer diagrama que aparece a continuación, se puede ver un clúster en el que ambos hosts (también denominados nodos ) funcionan correctamente. Las máquinas virtuales se ejecutan en los hosts, y los archivos de las máquinas virtuales se encuentran en un almacenamiento compartido al que pueden acceder ambos hosts.

Cuando uno de los hosts deja de funcionar, la propiedad de la conexión con la máquina virtual (que se estaba ejecutando en el nodo fuera de línea) se transfiere a otro nodo que sigue en línea. Este es el proceso de conmutación por recuperación. Es posible que sea necesario reiniciar una máquina virtual de alta disponibilidad.

Requisitos de los clústeres de conmutación por recuperación

Para crear un clúster de conmutación por recuperación, deben cumplirse los siguientes requisitos:

• Almacenamiento compartido conectados a los hosts mediante una red dedicada de alta velocidad y baja latencia. Debe utilizarse un sistema de archivos en clúster para garantizar que varios hosts puedan acceder simultáneamente a los datos ubicados en el almacenamiento.
• Los hosts en los que se ejecutan las máquinas virtuales deben tener el mismo hardware o, al menos, hardware de la misma familia. Los procesadores deben ser compatibles con los mismos conjuntos de instrucciones para garantizar que las máquinas virtuales ejecuten correctamente después de la migración de un host a otro durante la conmutación por recuperación.
• Una red redundante de alta velocidad y baja latencia. Debe haber varias redes de clúster independientes; es decir, un clúster debe contar con redes diferentes para el almacenamiento, la gestión, la migración de máquinas virtuales, la conexión entre los propios hosts, etc.

Usos prácticos

Los clústeres de conmutación por recuperación se utilizan para recuperar máquinas virtuales tras un fallo del servidor, lo que proporciona alta disponibilidad para las máquinas virtuales críticas. Si uno de los hosts (denominados «nodos») de un clúster falla, las máquinas virtuales que se estaban ejecutando en el host afectado migran (conmutación por recuperación) a otros hosts en buen estado. En función de los ajustes, las máquinas virtuales que han sido objeto de conmutación por recuperación pueden volver a migrarse al host en el que se ejecutaban antes del incidente, una vez resuelta la avería.

Ventajas

Un clúster de conmutación por recuperación ofrece ventajas que proporcionan una sólida protección:

• Un clúster de conmutación por recuperación proporciona conmutación automática de máquinas virtuales. No es necesario iniciar manualmente las máquinas virtuales afectadas en otros hosts.
• Tras la conmutación por recuperación, la pérdida de datos es prácticamente nula. El tiempo de inactividad suele limitarse al tiempo que tarda en cargarse la máquina virtual, el sistema operativo (SO) y el software que se ejecuta en ella.
• El {5} función incluido en el VMware High Availability clúster garantiza la conmutación por recuperación de las máquinas virtuales sin tiempo de inactividad ni pérdida de datos.

Desventajas

Un clúster de conmutación por recuperación no protege contra:

• Fallos de software de las máquinas virtuales. Los errores de software o los virus pueden provocar un fallo del sistema en una máquina virtual.
• Eliminación accidental de archivos dentro de la máquina virtual.
• Fallo del almacenamiento compartido. El clúster falla si falla el almacenamiento compartido. El almacenamiento compartido es un componente crucial del clúster; los discos virtuales que pertenecen a las máquinas virtuales dentro de un clúster se almacenan en el almacenamiento compartido.
• Un desastre que deja indisponible todo el sitio físico.

Para obtener más información sobre qué es un clúster de conmutación por recuperación, lea el Guía completa sobre la creación de clústeres en VMware.

Solución 2. Conmutación por recuperación mediante réplicas de máquinas virtuales

La conmutación por recuperación de máquinas virtuales basada en réplicas puede llevarse a cabo mediante aplicaciones especializadas, capaces de replicar las máquinas virtuales e iniciar las réplicas cuando lo solicite el administrador. Además del software de protección de datos, se necesitan hosts ESXi o Hyper-V (dependiendo de su entorno) que se hayan preparado con antelación para ejecutar las réplicas de las máquinas virtuales cuando estas fallen.

En el siguiente diagrama se pueden ver dos hosts conectados entre sí a través de la red. Las máquinas virtuales utilizan los discos de los hosts. Las máquinas virtuales de origen se ejecutan en el primer host, y las réplicas de las máquinas virtuales —que son copias exactas de las máquinas virtuales de origen en un momento determinado— se encuentran en el segundo host en estado apagado.

Cuando un host deja de funcionar, las máquinas virtuales que se ejecutaban en él también quedan inaccesibles. A continuación, el administrador enciende las réplicas de las máquinas virtuales que se encuentran en otro host.

Requisitos de replicación de máquinas virtuales

Los requisitos básicos para la replicación de máquinas virtuales son dos o más hosts y una solución de replicación. Una máquina virtual de origen que se ejecuta en el primer host se replica en el segundo host. La réplica de la máquina virtual se encuentra en el segundo host.

Casos de uso práctico

La conmutación por recuperación mediante réplicas de máquinas virtuales se puede utilizar cuando se produce un fallo de hardware o de software. Los fallos de los hosts ESXi o Hyper-V son un ejemplo de fallo de hardware. Ejemplos de fallo de software pueden ser actualizaciones fallidas, errores de software, ataques de virus o la eliminación accidental de archivos por parte de un usuario.

Ventajas

La principal ventaja de la conmutación por recuperación de una máquina virtual a una réplica es la posibilidad de realizar la conmutación por recuperación a un sitio remoto. Cuando se crea una réplica de máquina virtual, los datos copiados desde una máquina virtual de origen pueden transmitirse a través de una conexión de red (con un ancho de banda limitado) a una ubicación remota. La ubicación remota podría estar en una oficina cercana o al otro lado del mundo. La réplica de la máquina virtual también puede estar ubicada en el sitio de producción principal.

Desventajas

Lista de desventajas de una conmutación por recuperación mediante réplicas de máquinas virtuales:

• Se produce un breve periodo de inactividad entre el fallo y el inicio de la réplica en el segundo host.
• La conmutación por recuperación debe iniciarse manualmente.
• Los datos escritos desde la última replicación pueden perderse durante una conmutación por recuperación no planificada. La replicación de máquinas virtuales no suele ser un proceso en tiempo real (sincrónico), ya que la replicación sincrónica supone una carga significativa para los recursos. La replicación suele llevarse a cabo a intervalos regulares, en función de los ajustes elegidos.
• La configuración de red de las máquinas virtuales debe (a menudo) modificarse tras una conmutación por recuperación a otro sitio. Las redes de las máquinas virtuales del sitio remoto pueden diferir de las del sitio principal. Por lo tanto, las direcciones IP también podrían ser diferentes, y deben comprobarse y modificarse junto con el resto de la configuración de red durante la conmutación por recuperación.

Conmutación por error de máquinas virtuales basada en clústeres frente a la basada en réplicas

Uso combinado de clústeres y réplicas para la conmutación por recuperación de máquinas virtuales

• Las soluciones de conmutación por recuperación de clústeres y réplicas a veces se consideran alternativas, pero pueden utilizarse para complementarse entre sí. Veamos algunos ejemplos de cómo el uso de ambas soluciones de conmutación por recuperación puede ayudar a proteger tus máquinas virtuales frente a fallos tanto a nivel de servidor como de centro de datos.
  
• Ejemplo 1: Puedes replicar las máquinas virtuales que se ejecutan dentro de un clúster en un host de un centro de datos remoto. Ejemplo 2: Un virus daña archivos dentro de algunas máquinas virtuales. Un clúster de conmutación por recuperación no puede proteger contra este tipo de fallos. Sin embargo, si dispone de réplicas de máquinas virtuales con múltiples puntos de recuperación, puede restaurar cada máquina virtual a un momento anterior al daño o la eliminación de sus archivos.

Uso de la solución NAKIVO para la conmutación por recuperación automatizada de máquinas virtuales VMware a réplicas

NAKIVO Backup & Replication es una solución de copia de seguridad y Recuperación ante desastres capaz de proteger máquinas virtuales que se ejecutan en un clúster, replicar máquinas virtuales, realizar la conmutación por recuperación a réplicas y orquestar secuencias complejas DR . Se admiten tanto clústeres como hosts ESXi o Hyper-V independientes como puntos de origen y destino para la replicación. La solución realiza un seguimiento automático del host en el que reside una máquina virtual para poder replicarla. Esto resulta útil porque las máquinas virtuales pueden migrar de un host a otro dentro de un clúster después de eventos de conmutación por recuperación o de equilibrio de carga (un clúster suele configurarse junto con el equilibrio de carga). Por eso, el software que utilice para replicar una máquina virtual desde un clúster debe ser capaz de realizar un seguimiento del host en el que reside dicha máquina virtual.

La solución de NAKIVO puede modificar automáticamente la configuración de red de la máquina virtual tras una conmutación por recuperación; solo tiene que utilizar las funciones Network Mapping y Re-IP al configurar una tarea de replicación o de conmutación por recuperación.

Veamos un ejemplo de Conmutación por recuperación automatizada de máquinas virtuales (con mapeos de la red y reasignación de IP) en NAKIVO Backup & Replication. Comenzaremos creando una réplica de la máquina virtual.

Configuración de la replicación necesaria para la conmutación por error de máquinas virtuales

En el panel de control de tareas, haz clic en Create > VMware vSphere replication job si dispones de un entorno virtual de VMware. Ten en cuenta que puedes crear una tarea de replicación para una máquina virtual de Microsoft Hyper-V o una instancia de Amazon EC2 de la misma manera.

Se iniciará el asistente de tareas de replicación.

1. Selecciona las máquinas virtuales que deseas replicar. En este ejemplo, se replicará la máquina virtual Server2019 , que ejecuta Windows Server 2019 como sistema operativo invitado. Haga clic en Next.

2. Seleccione un destino para ejecutar la réplica de la máquina virtual (en nuestro caso,10.10.10.90 ). Seleccione el almacén de datos montado en el host seleccionado para ubicar los archivos de la máquina virtual. Haga clic en Next.

3. Puede configurar las opciones Network Mapping y Re-IP al configurar una tarea de replicación o una tarea de conmutación por recuperación. En este tutorial, Network Mapping y Re-IP se configurarán más adelante, cuando se configure la tarea de conmutación por recuperación. Por lo tanto, puede omitir este paso por el momento y simplemente hacer clic en Next.

4. Re-IP La configuración se explicará durante la configuración de la tarea de conmutación por recuperación de la máquina virtual en este tutorial. Haga clic en Next.

5. Seleccione los ajustes de programación. Haga clic en Next cuando haya terminado.

6. Establezca los ajustes de retención. Recuerde que puede configurar la política de retención abuelo-padre-hijo en este paso. Haga clic en Next.

7. Seleccione las opciones del job de replicación y haga clic en Finish o en el botón Finish & Run . Espere mientras se crea la réplica.

Configuración de la conmutación por recuperación de la máquina virtual

Ahora que ha creado una réplica de la máquina virtual, puede realizar la conmutación por recuperación de la máquina virtual a esta réplica.

En la página de inicio del panel de control, haga clic en Recover> VMware Full Recovery (VM replica failover). Se abrirá la New Failover Job Wizard .

1. En el panel izquierdo, seleccione la réplica de la máquina virtual que se utilizará para la conmutación por recuperación. En este tutorial, se selecciona la Server2019-replica, que se acaba de crear. En el panel derecho, seleccione un punto de recuperación. En la solución, el punto de recuperación más reciente está seleccionado de forma predeterminada. Haga clic en Next.

2. Network Mapping le ayuda a cambiar la red a la que está conectada la máquina virtual. Es probable que los hosts ESXi de origen y destino tengan configuraciones de conmutador virtual diferentes. Dado que una réplica de máquina virtual es una copia exacta de la máquina virtual de origen, las redes virtuales a las que está conectada la máquina virtual de origen se conservan en la réplica.

   Por lo general, debes comprobar la configuración de red de una réplica de máquina virtual y cambiar la red manualmente. NAKIVO Backup & Replication puede asignar automáticamente la red de origen a una red de destino. Solo tienes que configurar el mapeo de la red al configurar la tarea de replicación o de conmutación por recuperación.

   • Para habilitar Network Mapping, marca la casilla de verificación. Si ya has creado una regla de mapeo de la red, puedes hacer clic en Add existing mapping. Si no hay reglas de asignación de red, haz clic en Create new mapping.

   • Para crear una nueva regla de asignación de red, selecciona la red de origen y la red de destino. La red de origen es aquella a la que está conectada la máquina virtual de origen. La red de destino (objetivo) es aquella a la que debe conectarse la réplica de la máquina virtual.

     Nota: El Red de máquinas virtuales nombre no es lo mismo que la dirección IP o la dirección de red.

     Haga clic en Save para guardar el mapeo de la red y, a continuación, haga clic en Next para continuar con la configuración.

   3. La Re-IP función le permite cambiar la configuración de IP de la réplica de la máquina virtual. Se puede utilizar para direcciones IP estáticas. Marque la casilla Enable Re-IP si desea habilitar esta opción y, a continuación, cree una regla de reasignación de IP o añada una regla existente. Haga clic en Create new rule si aún no se ha creado ninguna regla. Aparecerá un menú emergente.
   • La configuración de la máquina virtual de origen corresponde a la dirección IP y la máscara de red que deben modificarse.

   • La configuración de destino es la que se aplicará a la réplica de la máquina virtual cuando se produzca la conmutación por recuperación. En este ejemplo, el carácter [*] ocupa el último octeto. El símbolo [*] representa cualquier número del 1 al 254. Si las direcciones IP de origen son, por ejemplo, 10.10.10.1, 10.10.10.96 y 10.10.10.222, las direcciones de destino serían 192.168.10.1, 192.168.10.96 y 192.168.10.222, respectivamente. Se conserva el último octeto de la dirección IP.

     Haga clic en Save para guardar su regla de reasignación de IP y continuar.

     

     Después de añadir la regla de reasignación de IP, su pantalla debería tener este aspecto:

     Ahora seleccione las máquinas virtuales a las que se deben aplicar las reglas de reasignación de IP. La tarea de conmutación por recuperación de este ejemplo contiene solo una réplica de máquina virtual, por lo que debe marcar esa única casilla.

     A continuación, seleccione las credenciales para cada máquina virtual. Haga clic en Manage credentials > Add credentials para añadir nuevas credenciales. Las credenciales añadidas se pueden seleccionar en la lista desplegable.

     Nota: Las credenciales son necesarias para que NAKIVO Backup & Replication acceda a la configuración de red del sistema operativo dentro de la máquina virtual y aplique el script que modifica dicha configuración. VMware Tools debe estar instalado en las máquinas virtuales de VMware vSphere, y Hyper-V Integration Services debe estar instalado en las máquinas virtuales de Microsoft Hyper-V.

     Cuando haya configurado todos estos ajustes, haga clic en Next.

   4. Ahora, configura las opciones del job de conmutación por recuperación de la máquina virtual. Puedes marcar la casilla « Power off source VMs». Puede resultar útil para evitar un conflicto de direcciones IP si tanto la máquina virtual de origen como la réplica utilizan la misma red o tienen las mismas direcciones IP. Después de configurar todas las opciones, haz clic en « Finish & Run».
      Espera a que finalice la tarea de conmutación por recuperación de la máquina virtual.
      Ahora puedes comprobar que la réplica de la máquina virtual se está ejecutando. Vaya a Configuration > Inventory y haga clic en el botón Refresh All . Después de actualizar la página, podrá ver que la máquina virtual Server2019-replica ya se está ejecutando en el host ESXi de destino. También puede gestionar las credenciales, las reglas de mapeo de la red y las reglas de reasignación de IP desde esta página (la página Inventory ).

   Conclusión

   La conmutación por recuperación de máquinas virtuales resulta útil en escenarios de recuperación ante desastres con numerosas máquinas virtuales o incluso para recuperar una sola máquina virtual, con el fin de garantizar la continuidad operativa y la alta disponibilidad. Sin embargo, es importante comprender que cualquier plan de recuperación ante desastres debe ir acompañado de una estrategia de copia de seguridad sólida para lograr una protección de datos más fiable y eficiente.

   Considere la posibilidad de utilizar NAKIVO Backup & Replication, una solución de protección de máquinas virtuales rápida, fiable y asequible, para proteger las máquinas virtuales mediante el método de conmutación por recuperación a réplica. La solución también admite la copia de seguridad y la recuperación granular para entornos virtuales, físicos, en la nube y SaaS desde una interfaz web centralizada.

   

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