Qu’est-ce qu’un basculement ? Cas d’utilisation du clustering et de la réplication

& La disponibilité des VMs est essentielle pour assurer la continuité des activités. Lorsque les services exécutés sur des VMs critiques pour l’entreprise et ses missions deviennent indisponibles, les entreprises peuvent perdre de l’argent et la confiance de leurs clients. Pour rétablir immédiatement la disponibilité des VMs après une panne, vous devez utiliser des techniques de basculement appropriées.

Le basculement vers une réplique de VM peut faire partie d’un plan de reprise après sinistre visant à restaurer les données et les opérations avec un minimum de perturbation des flux de travail habituels. Le processus de basculement des machines virtuelles doit être décrit dans le plan de continuité des activités et de reprise après sinistre (BCDR) d’une organisation. Examinons plus en détail les types de basculement des machines virtuelles et leurs cas d’utilisation.

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Qu’est-ce qu’un basculement ?

Le basculement est le processus qui consiste à redémarrer une machine virtuelle (VM) sur un système secondaire (et parfois à un emplacement secondaire) à la suite d’une défaillance du système principal. Le système secondaire contient toutes les données nécessaires au maintien des opérations commerciales. Dans ce contexte, un système peut être un serveur, une base de données, une machine virtuelle, etc.

Dans les environnements virtuels, il existe deux méthodes de basculement courantes :

• Utilisation d’une réplique de VM (généralement située sur un autre serveur de virtualisation) pour effectuer le basculement en cas de défaillance de la VM principale
• Utilisation d’un cluster de basculement (aucune réplication requise)

Le basculement nécessite moins de temps pour restaurer les Workloads que la récupération à partir d’une sauvegarde et, par conséquent, vous pouvez atteindre des objectifs de temps de récupération (RTO) plus courts. Cependant, l’utilisation de la réplication de machines virtuelles ou la mise en cluster ne supprime pas la nécessité de créer des sauvegardes de machines virtuelles. Une sauvegarde (généralement compressée) est utile lorsque vous devez réaliser la récupération des données à partir d’un ancien point de récupération.

Passons en revue la terminologie de base du basculement de VM pour la reprise après sinistre basée sur la réplication.

Glossaire du basculement

• Défaillance : Tout problème matériel ou logiciel résultant d’une panne du système, d’une coupure de courant, de problèmes réseau, d’une attaque par ransomware, etc., qui met le système hors ligne.
• Système principal : Système exécutant les opérations en direct dans l’environnement de production.
• Système secondaire : Système de secours redondant, régulièrement mis à jour avec des copies du système principal. Le système secondaire peut être hébergé sur site ou à distance.
• Réplication : Processus essentiel pour préparer le basculement des machines virtuelles. La réplication crée une copie exacte, c’est-à-dire une réplique, de la machine virtuelle principale à un moment donné.
• Restauration automatique après basculement de la machine virtuelle : La restauration automatique après basculement est le processus qui consiste à repasser du système répliqué au système principal une fois l’incident résolu.

Types de basculement

Il existe trois types de basculement :

• A Le basculement planifié est utilisé pour les migrations programmées de Workloads d’un système/site vers un autre. Les cas d’utilisation comprennent la maintenance du système principal, les travaux électriques effectués sur le site de production et les scénarios de catastrophe prévus. Par exemple, une alerte météo concernant une tornade peut nécessiter un basculement planifié pour garantir la disponibilité.
• Un basculement imprévu est un basculement effectué lorsqu’une panne imprévue se produit, entraînant la mise hors ligne d’une machine virtuelle critique ou de l’ensemble du site principal. La panne peut être causée par un certain nombre de catastrophes naturelles, d’accidents (une coupure de courant), une attaque de logiciel malveillant ou tout autre incident. Pour un basculement imprévu, les hôtes et les réplicas doivent être préparés à l’avance.
• A test de basculement, comme son nom l’indique, est utilisé à des fins de test. Les scénarios de test peuvent inclure la répétition de scénarios de basculement imprévus afin de s’assurer que
  • vous pouvez respecter les RTO définis et RPOs
  • tout fonctionne bien et peut fonctionner sans problème en cas de besoin
  • tout le personnel impliqué dans la reprise après sinistre comprend ses rôles et responsabilités

La séquence de basculement

Lors d’un basculement de VM, la séquence d’actions et l’ordre de démarrage des VM sont essentiels pour garantir la reprise réussie des flux de travail. Ils doivent être définis lors de la phase de développement du plan de reprise après sinistre de votre organisation . La séquence doit tenir compte des dépendances entre les différents services qui s’exécutent sur différentes VMs.

Par exemple, l’authentification pour certains services et applications qui s’exécutent sur des VMs peut utiliser Active Directory, qui s’exécute sur une autre VMs. Un serveur de base de données peut s’exécuter sur la première VMs, un serveur d’applications sur la deuxième et le serveur web sur la troisième.

La machine virtuelle avec le serveur Active Directory doit être démarrée en premier. Ensuite, les VMs avec les services qui utilisent Active Directory pour l’authentification peuvent être démarrées. La machine virtuelle avec le serveur de base de données doit être démarrée avant la machine virtuelle avec le serveur d’applications, car le serveur d’applications se connecte à la base de données. Une fois que les VMs avec le serveur de base de données et le serveur d’applications ont été démarrées, la machine virtuelle avec le serveur web peut être démarrée.

Principales solutions de basculement

Les principales solutions utilisées dans les environnements virtuels sont les suivantes :

• clustering de basculement
• basculement à l’aide de réplicas de VM

Examinons chacune d’entre elles.

Solution 1. Basculement de cluster

Un cluster de basculement est un groupe d’au moins deux serveurs ou nœuds configurés pour prendre en charge les Workloads lorsqu’un nœud est en panne ou indisponible. Le clustering est une solution automatisée de classe entreprise qui peut être utilisée pour les VMs les plus importantes et critiques pour l’entreprise. Microsoft Hyper-V propose un Failover Cluster composé de plusieurs hôtes Hyper-V. L’équivalent VMware est un cluster haute disponibilité, composé d’hôtes VMware ESXi.

Dans le premier diagramme ci-dessous, vous pouvez voir un cluster dans lequel les deux hôtes (également appelés nœuds) fonctionnent correctement. Les VMs s’exécutent sur les hôtes et les fichiers des VMs se trouvent sur un stockage partagé accessible par les deux hôtes.

Lorsque l’un des hôtes tombe en panne, la propriété de la connexion à la machine virtuelle (qui s’exécutait sur le nœud hors ligne) est transférée à un autre nœud qui est toujours en ligne. Il s’agit du processus de basculement. Une machine virtuelle hautement disponible peut nécessiter un redémarrage.

Conditions à remplir pour le basculement

Les conditions à remplir pour créer un cluster de basculement sont les suivantes :

• Stockage partagé connecté aux hôtes via un réseau haut débit dédié à faible latence. Un système de fichiers en cluster doit être utilisé pour garantir que plusieurs hôtes peuvent accéder simultanément aux données stockées sur le périphérique de stockage.
• Les hôtes sur lesquels les VMs sont exécutées doivent disposer du même matériel ou, au minimum, d’un matériel de la même famille. Les processeurs doivent prendre en charge les mêmes jeux d’instructions afin de garantir la compatibilité des VMs et leur bon fonctionnement après la migration d’un hôte à un autre lors d’un basculement.
• Un réseau redondant à haut débit et à faible latence. Il doit y avoir plusieurs réseaux de clusters distincts, c’est-à-dire qu’un cluster doit disposer de différents réseaux pour le stockage, la gestion, la migration des VMs, la connexion des hôtes entre eux, etc.

Cas d’utilisation

Les clusters de basculement sont utilisés pour la récupération des VMs après une panne de serveur, offrant ainsi une haute disponibilité pour les VMs critiques. Si l’un des hôtes (appelés nœuds) d’un cluster tombe en panne, les VMs qui s’exécutaient sur l’hôte défaillant migrent (basculement) vers d’autres hôtes en bon état de fonctionnement. En fonction de vos paramètres, les VMs qui ont fait l’objet d’un basculement peuvent être migrées vers l’hôte sur lequel elles s’exécutaient avant l’incident, une fois la panne résolue.

Avantages

Un cluster de basculement présente des avantages qui offrent une protection solide :

• Un cluster de basculement assure le basculement automatique des VMs. Vous n’avez pas besoin de démarrer manuellement les VMs défaillantes sur d’autres hôtes.
• Lors du basculement, vous ne subissez pratiquement aucune perte de données. Le temps d’indisponibilité est généralement limité au temps nécessaire pour charger la VM, le système d’exploitation (OS) et les logiciels qui s’exécutent sur la VM.
• La fonctionnalité de tolérance aux pannes incluse dans le cluster VMware High Availability garantit le basculement des machines virtuelles sans temps d’arrêt ni perte de données.

Inconvénients

Un cluster de basculement ne protège pas contre :

• Les défaillances logicielles des VMs. Les bogues logiciels ou les virus peuvent provoquer un plantage du système dans une VM.
• La suppression accidentelle de fichiers à l’intérieur de la VM.
• La défaillance du stockage partagé. Le cluster tombe en panne si le stockage partagé tombe en panne. Le stockage partagé est un composant essentiel du cluster ; les disques virtuels qui appartiennent aux VMs d’un cluster sont stockés sur le stockage partagé.
• Une catastrophe qui rend l’ensemble du site physique indisponible.

Pour plus d’informations sur ce qu’est un cluster de basculement, consultez le guide complet sur le clustering VMware.

Solution 2. Basculement à l’aide de réplicas de machines virtuelles

Le basculement de machines virtuelles à l’aide de réplicas de machines virtuelles peut être exécuté par des applications spécialisées, qui peuvent répliquer les machines virtuelles et démarrer les réplicas à la demande de l’administrateur. En plus du logiciel de protection des données, vous avez besoin d’hôtes ESXi ou Hyper-V (selon votre environnement) qui ont été préparés à l’avance pour exécuter les répliques de VM lorsque les VM sources tombent en panne.

Dans le schéma ci-dessous, vous pouvez voir deux hôtes connectés entre eux via le réseau. Les VM utilisent les disques des hôtes. Les VM sources s’exécutent sur le premier hôte, et les répliques de VM, qui sont des copies exactes des VM sources à un moment donné, se trouvent sur le deuxième hôte à l’état éteint.

Lorsqu’un hôte tombe en panne, les VMs qui s’exécutaient sur cet hôte deviennent également inaccessibles. Les réplicas de VMs situées sur un autre hôte sont alors mises sous tension par l’administrateur.

Conditions à remplir pour la réplication de VM

Les conditions à remplir pour la réplication de VM sont deux hôtes ou plus et une solution de réplication. Une VM source s’exécutant sur le premier hôte est répliquée sur le deuxième hôte. La réplique de la VM se trouve sur le deuxième hôte.

Cas d’utilisation

Le basculement à l’aide de réplicas de VM peut être utilisé en cas de défaillance matérielle ou logicielle. Les défaillances des hôtes ESXi ou Hyper-V sont un exemple de défaillance matérielle. Les pannes logicielles peuvent être des mises à jour ayant échoué, des bogues logiciels, des attaques de virus ou la suppression accidentelle de fichiers par un utilisateur.

Avantages

Le principal avantage du basculement de VM vers une réplique est la possibilité de basculer vers un site distant. Lors de la création d’une réplique de VM, les données copiées à partir d’une VM source peuvent être transmises via une connexion réseau (avec une bande passante limitée) vers un site distant. Le site distant peut être situé dans un bureau voisin ou à l’autre bout du monde. La réplique de VM peut également être située sur le site de production principal.
Inconvénients
Liste des inconvénients d’un basculement à l’aide de réplicas de VM :

Il y a une courte période d’indisponibilité entre la panne et le démarrage de la réplique sur le deuxième hôte.

Clustering vs Replication-Based VM basculement

Utilisation combinée de clusters et de Réplicas pour le basculement des machines virtuelles

Les solutions de basculement par cluster et par réplique sont parfois considérées comme des alternatives, mais elles peuvent être utilisées pour se compléter mutuellement. Examinons quelques exemples illustrant comment l’utilisation conjointe de ces deux solutions de basculement peut aider à protéger vos VMs contre les pannes au niveau du serveur et du site.

• Exemple 1 : Vous pouvez répliquer les VMs exécutées dans un cluster vers un hôte situé sur un site distant. De plus, vous pouvez répliquer les VMs exécutées dans un cluster vers un autre cluster. Ainsi, en cas de défaillance d’un hôte, le cluster de basculement maintient ces VMs en ligne. Si l’ensemble du site subit une interruption, vous pouvez basculer vers les réplicas de VMs stockées sur un site distant.
• Exemple 2 : Un virus endommage les fichiers à l’intérieur de certaines VMs. Un cluster de basculement ne peut pas protéger contre de telles défaillances. Mais si vous disposez de réplicas de VMs avec plusieurs points de récupération, vous pouvez restaurer chaque VM à un moment antérieur à l’endommagement ou à la suppression de leurs fichiers.

Utilisation de la solution NAKIVO pour le basculement automatisé des VMs VMware vers des réplicas

NAKIVO Backup & Replication est une solution de sauvegarde et de reprise après sinistre qui permet de protéger les VMs fonctionnant au sein d’un cluster, de répliquer les VMs, d’effectuer un basculement vers des réplicas et d’effectuer l’orchestration de séquences de reprise après sinistre complexes. Les clusters ainsi que les hôtes ESXi ou Hyper-V autonomes sont pris en charge comme points source et destination pour la réplication. La solution suit automatiquement l’hôte sur lequel réside une machine virtuelle afin de pouvoir la répliquer. Cela est utile car les VMs peuvent migrer d’un hôte à un autre au sein d’un cluster après des événements de basculement ou d’équilibrage de charge (un cluster est généralement configuré en conjonction avec l’équilibrage de charge). C’est pourquoi le logiciel que vous utilisez pour répliquer une VM à partir d’un cluster doit être capable de suivre l’hôte sur lequel réside la VM.

La solution NAKIVO peut modifier automatiquement les paramètres réseau de la VM lors du basculement ; il suffit d’utiliser les fonctionnalités de mappage réseau et de Réassignation d’adresses IP lors de la configuration d’une tâche de réplication ou de basculement.

Prenons un exemple de Basculement automatisé des machines virtuelles (avec mappage réseau et Réassignation d’adresses IP) dans NAKIVO Backup & Replication & Replication. Nous commencerons par créer une réplique de machine virtuelle.

Configuration de la réplication requise pour le basculement de la VM

Dans le tableau de bord des tâches, cliquez sur Créer > Tâche de réplication VMware vSphere si vous disposez d’un environnement virtuel VMware. Notez que vous pouvez créer une tâche de réplication pour une machine virtuelle Microsoft Hyper-V ou une instance Amazon EC2 de la même manière.

L’assistant de tâche de réplication est lancé.

1. Sélectionnez les Virtuelles Maschinen que vous souhaitez répliquer. Dans cet exemple, le Server2019 VM, qui exécute Windows Server 2019 comme système d’exploitation invité, sera répliquée. Cliquez sur Suivant.

2. Sélectionnez un hôte de destination sur lequel exécuter la réplique de la VM (10.10.10.90 dans notre cas). Sélectionnez le magasin de données monté sur l’hôte sélectionné pour le placement des fichiers de la machine virtuelle. Cliquez sur Suivant.

3. Vous pouvez définir les options de mappage réseau et de réassignation d’adresses IP lors de la configuration d’une tâche de réplication ou d’une tâche de basculement. Dans cette procédure pas à pas, le mappage réseau et la réassignation d’adresses IP seront configurés ultérieurement, lors de la configuration de la tâche de basculement. Vous pouvez donc ignorer cette étape pour le moment et cliquer simplement sur Suivant.

4. La réassignation d’adresses IP sera expliquée lors de la configuration de la tâche de basculement de la machine virtuelle dans cette procédure pas à pas. Cliquez sur Suivant.

5. Sélectionnez vos paramètres de planification. Cliquez sur Suivant lorsque vous avez terminé.

6. Définissez les paramètres de conservation. N’oubliez pas que vous pouvez configurer la grandfather-father-son politique de conservation à cette étape. Cliquez sur Suivant.

7. Sélectionnez les options de la tâche de réplication, puis cliquez sur Terminer ou sur le bouton Terminer & Exécuter . Patientez pendant la création de la réplique.

Configuration du basculement de la machine virtuelle

Maintenant que vous avez créé une réplique de la machine virtuelle, vous pouvez effectuer le basculement de la machine virtuelle vers cette réplique.

Sur la page d’accueil du tableau de bord, cliquez sur Récupération > Récupération complète VMware (basculement de réplique de VM). L’assistant Nouvel assistant de basculement s’ouvre.

1. Dans le volet gauche, sélectionnez la réplique de machine virtuelle à utiliser pour le basculement. Dans cette procédure pas à pas, la Server2019-replica, qui vient d’être créée, est sélectionnée.Dans le volet droit, sélectionnez un point de récupération. Le dernier point de récupération est sélectionné par défaut dans la solution. Cliquez sur Suivant.

2. Mappage réseau vous aide à modifier le réseau auquel la VM est connectée. Les hôtes ESXi source et destination ont probablement des paramètres de commutateur virtuel différents. Étant donné qu’une réplique de VM est une copie exacte de la VM source, les réseaux virtuels auxquels la VM source est connectée sont conservés dans la réplique de VM.

   En général, vous devez vérifier les paramètres réseau d’une réplique de VM et modifier manuellement le réseau. NAKIVO Backup & Replication & Replication peut mapper automatiquement le réseau source vers un réseau de destination. Il vous suffit de configurer le mappage réseau lors de la configuration de la tâche de réplication ou de basculement.

   • Pour activer le mappage réseau, cochez la case. Si vous avez déjà créé une règle de mappage réseau, vous pouvez cliquer sur Ajouter un mappage existant. S’il n’y a pas de règles de mappage réseau, cliquez sur Créer un nouveau mappage.

   • Pour créer une nouvelle règle de mappage réseau, sélectionnez le réseau source et le réseau de destination. Le réseau source est le réseau auquel la machine virtuelle source est connectée. Le réseau de destination (cible) est le réseau auquel la réplique de la machine virtuelle doit être connectée.

     Remarque : Le nom du réseau de VM n’est pas le même que l’adresse IP ou l’adresse réseau.

     Cliquez sur Enregistrez pour enregistrer la règle de mappage réseau, puis cliquez sur Suivant pour poursuivre la configuration.

   3. La fonctionnalité de Ré-assignation d’adresses IP vous permet de modifier les paramètres IP de la réplique de la machine virtuelle. Elle peut être utilisée pour les adresses IP statiques. Sélectionnez la case à cocher Activer la Ré-assignation d’adresses IP si vous souhaitez activer cette option, puis créez une règle de Ré-assignation d’adresses IP ou ajoutez une règle existante. Cliquez sur Créer une nouvelle règle si aucune règle n’a été créée auparavant. Un menu contextuel apparaît.
   • Les paramètres de la VM source sont l’adresse IP et le masque réseau qui doivent être modifiés.

   • Les paramètres de la cible sont les paramètres à appliquer à la réplique de la VM en cas de basculement.Dans cet exemple, le caractère [*] couvre le dernier octet. Le caractère [*] signifie tout nombre compris entre 1 et 254. Si les adresses IP sources sont, par exemple, 10.10.10.1, 10.10.10.96 et 10.10.10.222, les adresses de destination seraient respectivement 192.168.10.1, 192.168.10.96 et 192.168.10.222 respectivement. Le dernier octet de l’adresse IP est conservé.

     Cliquez sur Enregistrez pour enregistrer votre règle de réassignation d’adresses IP et continuer.

     

     Après avoir ajouté la règle de réassignation d’adresses IP, votre écran devrait ressembler à ceci :

     Sélectionnez maintenant les VMs pour lesquelles les règles de réassignation d’adresses IP-Les règles doivent être appliquées. Dans cet exemple, la tâche de basculement contient seulement une réplique de VM, cochez donc une seule case.

     Sélectionnez ensuite les identifiants de connexion pour chaque VM. Cliquez sur Gérer les identifiants de connexion > Ajouter des identifiants de connexion pour ajouter de nouveaux identifiants de connexion. Les identifiants de connexion ajoutés peuvent être sélectionnés dans la liste déroulante.

     Remarque : Les informations d’identification sont nécessaires pour que NAKIVO Backup & Replication puisse accéder aux paramètres réseau du système d’exploitation à l’intérieur de la VM et appliquer le script qui modifie ces paramètres. VMware Tools doit être installé sur les VM VMware vSphere, et Hyper-V Integration Services doit être installé sur les machines virtuelles Microsoft Hyper-V.

     Une fois tous ces paramètres configurés, cliquez sur Suivant.

   4. Configurez maintenant les options de la tâche de basculement de la machine virtuelle. Vous pouvez sélectionner la case à cocher Power off source VMs . Cela peut être utile pour éviter un conflit d’adresses IP si la machine virtuelle source et la réplique utilisent le même réseau ou ont les mêmes adresses IP. Après avoir configuré toutes les options, cliquez sur Terminer & Exécuter.
      Warten jusqu’à ce que la tâche de basculement de la machine virtuelle soit terminée.
      Vous pouvez maintenant vous assurer que la réplique de la machine virtuelle fonctionne. Accédez à Configuration > Inventaire et cliquez sur le bouton Rafraîchir tout . Après le rafraîchissement, vous pouvez voir que la Server2019-replica VM est déjà en cours d’exécution sur l’hôte ESXi cible. Vous pouvez également gérer les identifiants de connexion, les règles de mappage réseau et les règles de réassignation d’adresses IP à partir de cette page (la Inventaire page).

   Conclusion

   Le basculement de VM est utile pour les scénarios de reprise après sinistre impliquant de nombreuses Virtuelles Maschinen ou pour la récupération d’une seule VM afin d’assurer la continuité opérationnelle et la haute disponibilité. Cependant, il est important de comprendre que tout plan de reprise après sinistre doit être associé à une stratégie de sauvegarde solide pour une protection des données plus fiable et plus efficace.

   Envisagez d’utiliser NAKIVO Backup & Replication, une solution de protection des machines virtuelles rapide, fiable et abordable, pour protéger les machines virtuelles à l’aide de la méthode de basculement vers la réplique. La solution prend également en charge les sauvegardes et la récupération granulaire pour les environnements virtuels, physiques, cloud et Saas à partir d’une interface web centralisée.
   

   

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