フェイルオーバーとは？ クラスタリングとレプリケーションの活用事例
VMの可用性は、事業継続を確保するために不可欠です。事業上およびミッションクリティカルなVM上で稼働しているサービスが利用できなくなると、企業は金銭的な損失を被り、顧客の信頼を失う可能性があります。障害発生後、直ちにVMの可用性を回復させるためには、適切なフェイルオーバー手法を採用する必要があります。
VMのレプリカへのフェイルオーバーは、通常のワークフローへの影響を最小限に抑えながらデータと業務を復旧させるための災害復旧の一環となり得ます。VMのフェイルオーバープロセスについては、組織の事業継続および災害復旧(BCDR). それでは、VMのフェイルオーバーの種類とユースケースについて、さらに詳しく見ていきましょう。
フェイルオーバーとは何ですか？
フェイルオーバーとは、プライマリシステムの障害発生後に、セカンダリシステム(場合によってはセカンダリサイト)上で仮想マシン(VM)の稼働を再開するプロセスです。セカンダリシステムには、業務を継続するために必要なすべてのデータが含まれています。ここでいう"システム"とは、サーバー、データベース、仮想マシンなどを指します。
仮想環境では、一般的に2つのフェイルオーバー手法があります:
- VMレプリカの使用 (通常は別の仮想化サーバー上に配置されている)は、プライマリVMに障害が発生した場合にフェイルオーバーを実行するために使用されます
- フェイルオーバー・クラスタの使用 (複製は不要)
フェイルオーバーでは、バックアップからの復旧に比べてワークロードの復旧にかかる時間が短いため、その結果、復旧時間目標(RTO)を短縮することができます(RTO). しかし、 VMのレプリケーション あるいは、クラスタリングを行っても、作成の必要性がなくなるわけではありません VMのバックアップ. バックアップ(通常は圧縮されたもの)は、古い復旧ポイントからデータを復元する必要がある場合に役立ちます。
レプリケーションベースの災害復旧に関する、VMのフェイルオーバーに関する基本的な用語について確認しておきましょう。
フェイルオーバー用語集
- 失敗: システムのクラッシュ、停電、ネットワーク障害、ランサムウェア攻撃などにより、システムがオフライン状態となることに起因する、ハードウェアまたはソフトウェア上のあらゆる問題。
- 一次システム: 本番環境で稼働中のシステム。
- 二次系: プライマリシステムのコピーを定期的に更新する冗長化されたスタンバイシステム。セカンダリシステムは、オンプレミスまたは遠隔地に設置することができます。
- レプリケーション: VMのフェイルオーバーに備えるための重要なプロセスです。レプリケーションとは、特定の時点におけるプライマリVMの完全なコピー、つまりレプリカを作成することです。
- VMのフェイルバック: フェイルバックとは、インシデントが解決された後、レプリカVMからプライマリシステムへ切り戻すプロセスのことです。
フェイルオーバーの種類
フェイルオーバーには3つの種類があります:
- A 計画的なフェイルオーバー これは、ワークロードをあるシステムやサイトから別のシステムやサイトへ予定通りに移行するために使用されます。使用例としては、プライマリシステムのメンテナンス、本番サイトでの電気工事、想定される災害シナリオなどが挙げられます。例えば、竜巻に関する気象警報が発令された場合、可用性を確保するために計画的なフェイルオーバーが必要になることがあります。
- ある 予期せぬフェイルオーバー これは、予期せぬ障害が発生し、重要なVMまたはプライマリサイト全体がオフラインになった際に実行されるフェイルオーバーです。この障害は、自然災害、事故(停電)、マルウェア攻撃、その他のインシデントなど、さまざまな要因によって引き起こされる可能性があります。計画外のフェイルオーバーに備えて、ホストとレプリカはあらかじめ準備しておく必要があります。
- A テストのフェイルオーバー, その名の通り、テスト目的で使用されます。テストシナリオには、予期せぬフェイルオーバーのシナリオをシミュレートし、以下を確認することが含まれます。
フェイルオーバーの手順
VMのフェイルオーバー時には、ワークフローの再開を確実に成功させるために、フェイルオーバーの一連の処理手順とVMの起動順序が極めて重要です。これらは、組織の 災害復旧計画. このシーケンスでは、異なるVM上で実行される各サービス間の依存関係を明確に定義する必要があります。
例えば、VM上で実行される一部のサービスやアプリケーションの認証には、別のVM上で実行されているActive Directoryが使用されている場合があります。データベースサーバーが1台目のVMで、アプリケーションサーバーが2台目のVMで、Webサーバーが3台目のVMで実行されているといった構成も考えられます。
Active Directoryサーバーが動作するVMを最初に起動する必要があります。その後、認証にActive Directoryを使用するサービスが動作するVMを起動できます。 アプリケーションサーバーはデータベースに接続するため、データベースサーバーが動作するVMは、アプリケーションサーバーが動作するVMよりも先に起動する必要があります。データベースサーバーとアプリケーションサーバーが動作するVMが起動したら、Webサーバーが動作するVMを起動できます。
主なフェイルオーバーソリューション
仮想環境で主に採用されているソリューションは以下の通りです:
- フェイルオーバー・クラスタリング
- VMレプリカを使用したフェイルオーバー
それぞれについて考えてみましょう。
解決策 1. フェイルオーバー・クラスタリング
フェイルオーバー・クラスターとは、1つのノードがダウンしたり利用不能になったりした場合に、ワークロードを引き継ぐように構成された、少なくとも2台のサーバーまたはノードからなるグループのことです。クラスタリングは、最も重要でビジネスに不可欠な仮想マシン(VM)に利用できる、エンタープライズクラスの自動化ソリューションです。Microsoft Hyper-Vでは、 フェイルオーバー・クラスタ 複数のHyper-Vホストで構成されています。VMwareにおけるこれに相当するものは、 高可用性クラスタ、これはESXiホストで構成されています。
以下の最初の図では、両方のホスト(別名 ノード) が正常に動作していることを確認します。VMはホスト上で実行されており、VMファイルは両方のホストからアクセス可能な共有ストレージ上に格納されています。
ホストの1つがダウンすると、(オフラインになったノード上で実行されていた)VMへの接続の所有権は、まだオンラインの状態にある別のノードに移管されます。これがフェイルオーバーのプロセスです。高可用性を確保しているVMについては、再起動が必要になる場合があります。
フェイルオーバー・クラスタリングの要件
フェイルオーバー クラスターを構築するには、以下の要件を満たす必要があります。
- 共有ストレージ 低遅延の専用高速ネットワークを介してホストに接続されています。複数のホストがストレージ上のデータに同時にアクセスできるようにするには、クラスタ型ファイルシステムを使用する必要があります。
- VMが実行されているホストは、同一のハードウェア、あるいは少なくとも同一ファミリーのハードウェアである必要があります。フェイルオーバーの際にホスト間でVMを移行した後も、VMが正常に動作するよう互換性を確保するためには、プロセッサが同一の命令セットをサポートしている必要があります。
- 低遅延の高速冗長ネットワーク。複数の独立したクラスタネットワークが存在すべきであり、つまり、各クラスタは、ストレージ、管理、VMの移行、ホスト間の接続など、それぞれの用途に応じて異なるネットワークを備えている必要がある。
ユースケース
フェイルオーバー・クラスタは、サーバーの障害から仮想マシン(VM)を復旧させるために使用され、重要なVMに対して高可用性を提供します。クラスタ内のホスト(ノードと呼ばれる)のいずれかが障害を起こした場合、そのホスト上で実行されていたVMは、正常に動作している他のホストへ移行(フェイルオーバー)されます。設定に応じて、障害が解消された後、フェイルオーバーされたVMを、障害発生前に実行されていたホストへ再び移行させることができます。
メリット
フェイルオーバー・クラスタには、強力な保護機能をもたらす次のような利点があります。
- フェイルオーバー・クラスターは、VMの自動フェイルオーバー機能を提供します。障害が発生したVMを、他のホスト上で手動で起動する必要はありません。
- フェイルオーバー時には、データ損失はほぼゼロです。ダウンタイムは通常、VM、オペレーティングシステム(OS)、およびVM上で実行されているソフトウェアの読み込みにかかる時間に限定されます。
- その
Fault Tolerance特集 その中に含まれているVMware High Availabilityクラスターにより、ダウンタイムやデータ損失のないVMのフェイルオーバーが保証されます。
デメリット
フェイルオーバー・クラスタでは、以下の事態に対しては保護されません:
- 仮想マシン(VM)のソフトウェア障害。ソフトウェアのバグやウイルスにより、仮想マシン内でシステムクラッシュが発生する可能性があります。
- VM内のファイルが誤って削除されてしまった。
- 共有ストレージの障害。共有ストレージに障害が発生すると、クラスタは動作しなくなります。共有ストレージはクラスタの重要な構成要素であり、クラスタ内のVMに属する仮想ディスクは、この共有ストレージ上に保存されています。
- 物理的なサイト全体が利用できなくなるような災害。
フェールオーバー・クラスタとは何かについての詳細は、 VMwareクラスタリングに関する完全ガイド.
解決策 2. VM レプリカを使用したフェイルオーバー
VMレプリカを利用したVMのフェイルオーバーは、専用のアプリケーションによって実行できます。このアプリケーションは、VMをレプリケートし、管理者からの指示に応じてレプリカを起動します。データ保護ソフトウェアに加え、ソースVMに障害が発生した際にVMレプリカを実行できるよう、あらかじめ準備されたESXiまたはHyper-Vホスト(環境に応じて)が必要となります。
下の図では、ネットワークを介して相互に接続された2台のホストが示されています。 VMは各ホストのディスクを使用しています。ソースVMは1番目のホスト上で実行されており、特定の時点におけるソースVMの完全なコピーであるVMレプリカは、2番目のホスト上に電源オフ状態で配置されています。
あるホストがダウンすると、そのホスト上で実行されていたVMにもアクセスできなくなります。その後、別のホストにあるVMのレプリカが、管理者によって起動されます。
VMのレプリケーション要件
VMのレプリケーションに必要な基本要件は、2台以上のホストとレプリケーションソリューションです。1台目のホスト上で実行されているソースVMが、2台目のホストにレプリケートされます。VMのレプリカは2台目のホスト上に配置されます。
ユースケース
VMのレプリカを利用したフェイルオーバーは、ハードウェアまたはソフトウェアの障害が発生した場合に利用できます。ESXiやHyper-Vホストの障害は、ハードウェア障害の一例です。ソフトウェア障害の例としては、更新の失敗、ソフトウェアのバグ、ウイルス攻撃、あるいはユーザーによるファイルの誤削除などが挙げられます。
メリット
VMのレプリカへのフェイルオーバーの主な利点は、リモートサイトへのフェイルオーバーが可能であることです。VMレプリカの作成時には、ソースVMからコピーされたデータを、ネットワーク接続(帯域幅に制限がある場合でも)を介してリモートサイトに送信することができます。リモートサイトは、近隣のオフィスにある場合もあれば、地球の反対側にある場合もあります。また、VMレプリカはプライマリ本番サイトにある場合もあります。
デメリット
VMレプリカを使用したフェイルオーバーのデメリット一覧:
- 障害が発生してから、2台目のホスト上のレプリカが起動するまで、わずかなダウンタイムが生じます。
- フェイルオーバーは手動で開始する必要があります。
- 予期せぬフェイルオーバーが発生した場合、前回のレプリケーション以降に書き込まれたデータが失われる可能性があります。VMのレプリケーションは、多くの場合、リアルタイム(同期)処理ではありません。これは、同期レプリケーションがリソースに多大な負荷をかけるためです。レプリケーションは通常、選択した設定に応じて、一定の間隔で行われます。
- 別のサイトへのフェイルオーバー時には、(多くの場合)VMのネットワーク設定を変更する必要があります。リモートサイトのVMネットワークは、プライマリサイトのネットワークとは異なる場合があります。そのため、IPアドレスも異なる可能性があり、フェイルオーバー時には他のネットワーク設定とともに確認・変更する必要があります。
クラスタリングとレプリケーションベースのVMフェイルオーバーの比較
| クラスタリングによるフェイルオーバー | レプリカを使用したフェイルオーバー | |
| 目的 | 高可用性 | 災害復旧 |
| ～に対する保護 | ハードウェアの故障のみ | ハードウェアおよびソフトウェアの障害 |
| 管理 | 自動的に起動されました | 手動で起動した |
ダウンタイムの期間(RTO) |
フェイルオーバーが高速であるため、VMのダウンタイムが短くなります(RTOが短い) | フェイルオーバーに時間がかかるため、VMのダウンタイムが長くなります |
| 要件 | その他の要件 | 要件の削減 |
| ソリューション価格 | クラスタリングソリューションは、通常、コストが高くなります | レプリケーションソリューションは、よりコスト効率に優れています |
データの損失 (RPO) |
データ損失がほぼゼロ(極めて低い RPO) |
データの損失は、レプリケーションの頻度によって異なります |
VMのフェイルオーバーにおけるクラスタとレプリカの併用
クラスタとレプリカのフェイルオーバーソリューションは、互いに代替手段と見なされることもありますが、実際には互いを補完し合う形で活用することも可能です。ここでは、両方のフェイルオーバーソリューションを併用することで、サーバーレベルおよびサイトレベルの障害からVMを保護できる具体例をいくつか見ていきましょう。
- 例 1: クラスタ内で実行中のVMを、リモートサイトにあるホストにレプリケートすることができます。さらに、あるクラスタ内で実行中のVMを別のクラスタにレプリケートすることも可能です。したがって、ホストに障害が発生しても、フェイルオーバークラスタによってそれらのVMはオンライン状態を維持します。サイト全体で障害が発生した場合は、リモートサイトに保存されているVMのレプリカにフェイルオーバーすることができます。
- 例 2: あるウイルスが、一部の仮想マシン(VM)内のファイルを破損させます。フェイルオーバー・クラスターでは、このような障害を防ぐことはできません。しかし、複数のリカバリ・ポイントを持つ仮想マシンのレプリカがあれば、各仮想マシンを、ファイルが破損または削除される前の時点まで復元することができます。
NAKIVOソリューションを活用した、VMware仮想マシンのレプリカへの自動フェイルオーバー
NAKIVO Backup & Replication これは、クラスター内で実行されている仮想マシンを保護し、仮想マシンをレプリケートし、レプリカへのフェイルオーバーを行い、複雑な DR シーケンス。レプリケーションの送信元および送信先として、クラスタだけでなく、スタンドアロンのESXiまたはHyper-Vホストもサポートされています。このソリューションは、VMをレプリケートできるように、そのVMが配置されているホストを自動的に追跡します。フェイルオーバーや負荷分散が発生した後、VMがクラスタ内の別のホストへ移行する可能性があるため、これは有用です(通常、クラスタは負荷分散と組み合わせて構成されます)。 そのため、クラスタからVMをレプリケートするために使用するソフトウェアは、VMが常駐しているホストを追跡できる必要があります。
NAKIVOのソリューションは、フェイルオーバー時にVMのネットワーク設定を自動的に変更できます。以下の手順を実行するだけです。 Network Mapping そして Re-IP レプリケーションまたはフェイルオーバージョブを設定する際の機能。
例として、次のようなケースを考えてみましょう。 仮想マシンの自動フェイルオーバー (ネットワークマッピングおよびRe-IP機能付き)で NAKIVO Backup & Replication. まずはVMのレプリカを作成することから始めます。
VMのフェイルオーバーに必要なレプリケーションの設定
"ジョブ"ダッシュボードで、[ ] をクリックします。 Create > VMware vSphere replication job VMwareの仮想環境をご利用の場合。なお、Microsoft Hyper-Vの仮想マシンやAmazon EC2インスタンスについても、同様の方法でレプリケーションジョブを作成できます。
レプリケーションジョブのウィザードが起動します。
- レプリケートする仮想マシンを選択します。この例では、
Server2019VMは、Windows Server 2019ゲストOSとして、複製されます。クリックしてくださいNext.
- VMレプリカを実行する宛先ホストを選択してください(
10.10.10.90(当ケースの場合)。VMファイルを配置するために、選択したホストにマウントされているデータストアを選択します。クリックしますNext.
- 設定できます
Network MappingそしてRe-IPレプリケーション・ジョブやフェイルオーバー・ジョブを設定する際のオプション。この手順では、Network MappingそしてRe-IPこれは、後でフェイルオーバージョブを設定する際に設定されます。したがって、現時点ではこの手順をスキップして、単にNext.
Re-IPこの手順では、VMフェイルオーバージョブの設定中に、設定方法について説明します。クリックしてくださいNext.
- スケジュール設定を選択してください。[クリック]
Next終わったら。
- 保存期間の設定を行ってください。なお、以下の設定を行うことができます。 祖父・父・息子 このステップでの保持ポリシー。クリック
Next.
- レプリケーションジョブのオプションを選択し、[] をクリックします。
FinishあるいはFinish & Runボタン。レプリカが作成されるまでお待ちください。
VMのフェイルオーバーの設定
VMのレプリカが作成されたので、このレプリカに対してVMのフェイルオーバーを実行できます。
ダッシュボードのホームページで、[ ] をクリックします。 Recover> VMware Full Recovery (VM replica failover). その New Failover Job Wizard 開きます。
- 左ペインで、フェイルオーバーに使用するVMレプリカを選択します。この手順では、
Server2019-replica、作成されたばかりのものが選択されています。右側のペインで、リカバリポイントを選択します。ソリューションでは、デフォルトで最新のリカバリポイントが選択されています。[クリック]Next.
Network Mappingこれにより、VMが接続されているネットワークを変更できます。ソースと宛先のESXiホストでは、仮想スイッチの設定が異なる可能性があります。VMレプリカはソースVMの完全なコピーであるため、ソースVMが接続されている仮想ネットワークはVMレプリカにも引き継がれます。通常、VMレプリカのネットワーク設定を確認し、手動でネットワークを変更する必要があります。 NAKIVO Backup & Replication ソースネットワークを宛先ネットワークに自動的にマッピングできます。レプリケーションまたはフェイルオーバージョブを設定する際に、ネットワークマッピングを設定するだけで済みます。
- 有効にするには
Network Mapping、チェックボックスを選択してください。以前にネットワークマッピングルールを作成している場合は、[Add existing mapping. ネットワークマッピングルールがない場合は、[] をクリックします。Create new mapping.
-
新しいネットワークマッピングルールを作成するには、送信元ネットワークと宛先ネットワークを選択します。送信元ネットワークとは、送信元VMが接続されているネットワークのことです。宛先(ターゲット)ネットワークとは、VMのレプリカを接続すべきネットワークのことです。
注: その VMネットワーク 名前はIPアドレスやネットワークアドレスとは異なります。
クリック
Saveネットワークマッピングルールを保存し、次にクリックしますNext設定を続行するには。
- 有効にするには
- その
Re-IP特集 これにより、VMレプリカのIP設定を変更できます。静的IPアドレスの設定にも使用できます。[ ] を選択してください。Enable Re-IPこのオプションを有効にする場合はチェックボックスにチェックを入れ、Re-IPルールを作成するか、既存のルールを追加してください。[クリック]Create new rule以前にルールが作成されていない場合、ポップアップメニューが表示されます。 - 変更が必要なソースVMの設定は、IPアドレスとネットワークマスクです。
-
ターゲット設定とは、フェイルオーバーが発生した際にVMレプリカに適用される設定のことです。この例では、 [*] 文字は最後のオクテットをカバーします。その [*] は、1 から 254 までの任意の数値を表します。たとえば、送信元 IP アドレスが 10.10.10.1、10.10.10.96、および 10.10.10.222 である場合、宛先アドレスはそれぞれ 192.168.10.1、192.168.10.96、および 192.168.10.222 となります。 IPアドレスの最後のオクテットは保持されます。
クリック
SaveRe-IPルールを保存して、次の手順に進んでください。
Re-IPルールを追加すると、画面は次のようになります:
次に、Re-IP ルールを適用する VM を選択します。この例のフェイルオーバー ジョブには VM レプリカが 1 つしか含まれていないため、そのチェックボックスを 1 つ選択します。
次に、各 VM の認証情報を選択します。[クリック]
Manage credentials>Add credentials新しい認証情報を追加します。追加された認証情報は、ドロップダウンリストから選択できます。注: この認証情報は、以下の目的で必要です。 NAKIVO Backup & Replication VM内のオペレーティングシステムのネットワーク設定にアクセスし、その設定を変更するスクリプトを適用します。 VMware Tools VMware vSphere 仮想マシンには VMware vSphere Integration Services を、Microsoft Hyper-V 仮想マシンには Hyper-V Integration Services をインストールする必要があります。
これらの設定をすべて完了したら、[] をクリックします。
Next.
- それでは、VMのフェイルオーバージョブのオプションを設定します。以下のいずれかを選択できます。
Power off source VMsチェックボックス。ソースVMとレプリカVMの両方が同じネットワークを使用している場合や、同じIPアドレスを持っている場合、IPアドレスの競合を防ぐのに役立つことがあります。すべてのオプションの設定が完了したら、[]をクリックします。Finish & Run.
VMのフェイルオーバージョブが完了するまでお待ちください。
これで、VMのレプリカが正常に実行されていることを確認できます。次の場所に移動してください。Configuration>Inventoryそして、Refresh Allボタン。ページを更新すると、Server2019-replicaVMはすでにターゲットのESXiホスト上で実行されています。また、このページから認証情報、ネットワークマッピングルール、およびRe-IPルールを管理することもできます(Inventory(ページ)
結論
VMのフェイルオーバーは、多数の仮想マシンが存在する災害復旧シナリオや、運用継続性と高可用性を確保するために1台のVMを復旧させる場合にも役立ちます。ただし、より信頼性が高く効率的なデータ保護を実現するためには、いかなる災害復旧計画も、堅実なバックアップ戦略と組み合わせる必要があることを理解しておくことが重要です。
以下の利用を検討してください NAKIVO Backup & Replication、高速で信頼性が高く、手頃な価格のVM保護ソリューションであり、"フェイルオーバーからレプリカへの移行"という手法を用いてVMを保護します。また、このソリューションは、一元化されたWebインターフェースから、仮想環境、物理環境、クラウド環境、およびSaaS環境向けのバックアップときめ細かな復旧機能もサポートしています。
