Aufbau und Evaluierung
einer exemplarischen
Microsoft private Cloud
hinsichtlich ihrer
Einsatzmöglichkeiten am FTU
Max Julius
Prüfling-Nr. 20903
Dokumentation der Betrieblichen Projektarbeit im Rahmen der
Abschlussprüfung zum Fachinformatiker der Fachrichtung
Systemintegration vorgelegt bei der Industrie- und
Handelskammer Karlsruhe
April 2012
Betriebliche Projektarbeit Max Julius
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Ausbildungsberuf: Fachinformatiker Fachrichtung Systemintegration
Projekt: Aufbau und Evaluierung einer exemplarischen Microsoft private
Cloud hinsichtlich ihrer Einsatzmöglichkeiten am FTU
Auszubildender: Max Julius
Gartenstraße 1
76774 Leimersheim
Prüflingsnummer 20903
Ausbildungsfirma: KIT Campus Nord
Hermann-von-Helmholtz-Platz 1
76344 Eggenstein Leopoldshafen
Ausbilder: Dipl.-Inform. Torsten Neck
(0721) 608 - 24421
Siegfried Wünstel
(0721) 608 - 23203
Durführungszeitraum: 23.04.2012-27.04.2012
Betriebliche Projektarbeit Max Julius
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Im Nachfolgenden Dokument werden die folgend aufgeführten Konventionen verwendet:
Begriffe, die mit „*“ gekennzeichnet sind, werden im Glossar näher erläutert.
Verweise auf Anhänge werden mit [] gekennzeichnet.
Betriebliche Projektarbeit Max Julius
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Betriebliche Projektarbeit: ...................................................................................................................................... 2
Typografische Konventionen .................................................................................................................................. 3
1. Ausgangssituation ............................................................................................................................................... 5
1.2 Projektbeschreibung ..................................................................................................................................... 5
1.1 Projektumfeld ............................................................................................................................................... 5
1.3 Prozessschnittstellen .................................................................................................................................... 5
1.4 Ist-Zustand .................................................................................................................................................... 6
1.5 Soll-Konzept .................................................................................................................................................. 6
2. Planung ............................................................................................................................................................... 6
2.1 Software- bzw. Systemvorrausetzungen ...................................................................................................... 6
2.2 Hardware ...................................................................................................................................................... 7
2.3 Software........................................................................................................................................................ 7
2.4 Evaluationsaspekte ....................................................................................................................................... 7
2.5 Terminplanungen.......................................................................................................................................... 8
2.6 Kostenplanung .............................................................................................................................................. 8
2.6.1 Hardwarekosten: ................................................................................................................................... 8
2.6.2 Softwarekosten ..................................................................................................................................... 8
2.6.3 Personalkosten ...................................................................................................................................... 9
2.6.4 Gesamtkosten ....................................................................................................................................... 9
2.7 Ablaufplan ..................................................................................................................................................... 9
3. Realisierung ....................................................................................................................................................... 11
3.1 Vorbereitungen ........................................................................................................................................... 11
3.2 Installation und Konfiguration .................................................................................................................... 11
3.2.1 Microsoft SQL Server 2008 R2 ............................................................................................................. 11
3.2.2 System Center 2012 mit Self-Service-Portal 2.0 .................................................................................. 12
3.2.3 Hinzufügen eines Hosts ....................................................................................................................... 13
3.3 Evaluation ................................................................................................................................................... 13
4. Ergebnis ............................................................................................................................................................. 14
4.1 Ist- / Sollvergleich ....................................................................................................................................... 14
4.2 Résumé ....................................................................................................................................................... 15
4.3 Qualitätssicherung ...................................................................................................................................... 15
4.4 Ausblick ....................................................................................................................................................... 15
Anlage ................................................................................................................................................................... 16
Nutzerdokumentation........................................................................................................................................... 16
Glossar .................................................................................................................................................................. 22
Persönliche Erklärung ........................................................................................ Fehler! Textmarke nicht definiert.
Betriebliche Projektarbeit Max Julius
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Am Fortbildungszentrum für Technik und Umwelt (FTU) arbeiten dreißig Mitarbeiter an individuellen,
sehr unterschiedlichen Workstations. Daneben stehen Präsentationsrechner unterschiedlichster Art in
den Vortragsräumen zur Verfügung.
Die Idee dieses Projektes ist. zu prüfen. ob, den Mitarbeitern und Referenten bedarfsgerecht und hoch
verfügbar virtuelle Rechenleistung und Speicherplatz zur Verfügung gestellt werden kann.
Dies könnte mit den Komponenten der Microsoft private Cloud - System Center 2012 und SQL Server
erreicht werden, die als „Release Candidate (RC)“ zur Verfügung stehen.
In meinem Projekt setzte ich eine solche private Cloud in einer Testumgebung auf und untersuche,
ihre Möglichkeiten, insbesondere ihre Eignung für den Betrieb am FTU und entwickle konkrete
Anwendungsszenarien.
Neben der Aufrechterhaltung des störungsfreien Betriebs stellt z.B. der Massenspeicher einen
weiteren Anwendungsaspekt dar: Mit einer Cloud soll der größtenteils ungenutzte Plattenspeicher der
Workstations als zentraler Speicher verfügbar gemacht werden.
Als weiteren Vorteil dieser Lösung sehe ich die Skalierbarkeit der Ressourcen und die
Anpassungsfähigkeit der Infrastruktur. Die Leistung der Cloud kann quasi beliebig gesteigert werden.
Da das Management von einem zentralen Programm erleichtert wird, vereinfacht dies die
Administration des gesamten Netzwerkes.
Da es sich bei diesem Projekt im Wesentlichen um eine Evaluation handelt, werden verschiedene
Tests zeigen, ob eine Cloud-Lösung für unser Institut tatsächlich eingerichtet wird.
Mein Projekt wird in den Räumlichkeiten des FTU am KIT Campus Nord (Karlsruher Institut für
Technologie) durchgeführt.
Hier finden sich auf drei Etagen des Hauptgebäudes und in einem Hörsaaltrakt überwiegend
strukturiert verkabelt ca. 200 aktive Knoten (überwiegend Windows-Rechner), die in mehrere
Domänen und (IP)-Netze, darunter eine DMZ und ein zentrales WLAN, verteilt sind.
Die IT-Infrastruktur des FTU wird von Dipl.-Inform. Torsten Neck, Siegfried Wünstel, Bernd Thomas,
Max Julius (Auszubildender) und Thorsten Weniger (Auszubildender) betreut.
Als meine Ansprechpartner stehen zur Verfügung:
Schnittstelle Name Funktion
Auftraggeber Dipl.-Inform. Torsten Neck Leiter des Fachbereiches Informatik, Projektverantwortlicher Tel.: (0721) 608 - 24421
E-Mail: [email protected]
Ausbilder Siegfried Wünstel Verantwortlicher Technik
Tel.: (0721) 608 - 23203
E-Mail: [email protected]
Betriebliche Projektarbeit Max Julius
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Wie anfangs beschrieben arbeiten die 30 Mitarbeiter des FTU an individuellen, sehr unterschiedlichen
Workstations. Neben den Workstations der Mitarbeiter unterhält das FTU 14 Seminarräume und
Labors mit je einem Rechner. Der Kursraum 111 ist für Fortbildungskurse im Bereich Informatik
vorgesehen und besitzt weitere 13 Computer. Durch die unterschiedlichen Systeme sind
Neuinstallationen lästig und nehmen viel Zeit in Anspruch. Des Weiteren sind im FTU verschiedene
Server-Systeme im Einsatz, wie z.B. Windows- und ESXi-Server, die ungenutzte Rechenleistung zur
Verfügung stellen könnten.
Ziel ist es, eine private Cloud aufzubauen, bei der eine Thin-Client Lösung angestrebt wird, um eine
zentrale Verwaltung aller Workstations und Kursrechner zu erreichen. Des Weiteren arbeitet das
System Center 2012 sehr eng mit anderen Plattformen wie ESX/ESXi und Citrix XEN zusammen so
dass die überschüssigen Ressourcen der vorhandenen ESXi-Server integriert werden können. Durch
eine Cloud-Lösung könnte durchaus auch eine Deployment- und Backup-Lösung für das gesamte
FTU eingerichtet werden, wie es bisher noch nicht der Fall ist. Dies wäre auch ein Vorteil für den
Kursraum 111, bei dem es diese Möglichkeit ebenfalls nicht gibt. Durch einen Online-Zugang kann für
jeden Kursteilnehmer mehr, leichter und schneller Kursmaterial zur Verfügung gestellt werden.
Die Microsoft private Cloud setzt sich aus drei grundlegenden Elementen zusammen:
1. Zum einen das Betriebssystem Windows Server 2008 R2 Standard mit Hyper-V Rolle
2. System Center Virtual Machine Manager 2012 (SCVMM) mit Self-Service Portal 2.0
(SCMMSSP)
3. Microsoft SQL Server 2008 R2.
Außerdem wird eine Windows Server 2008 R2 Domänen-Gesamtstruktur benötig.
Folgende minimale Hardware wird vorausgesetzt:
Unterstützte Prozessoren: Intel und AMD jeweils mit x64 Architektur
Prozessor Taktfrequenz: 1,4 GHz
RAM: 1 GB
LAN: 100 MBit/s
Betriebliche Projektarbeit Max Julius
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Für eine Evaluierung von Microsoft private Cloud, werden leistungsstarke Computer benötigt, daher
wurde mir der Kursraum 111 zur freien Verfügung gestellt. Die 13 dort vorhandenen Computer haben
folgende Spezifikationen:
Mainboard: ASUS PQ5L Pro
Prozessor: Intel Core 2 Quad Q9550 2,83 GHz
RAM: 4 GB
Festplatte: 500 GB
Grafikkarte: NVIDA Quadro FX
Ethernet: 1 GBit/s
/s
Da es sich um Kursrechner handelt, sind für jeden Computer Bildschirm, Tastatur und Maus
vorhanden.
Zu Installation und Testzwecken werden acht baugleiche Computer verwendet.
Das Grundgerüst bildet das Betriebssystem Windows Server 2008 R2 Standard mit einer Hyper-V
Rolle und allen aktuellen Updates. Inzwischen ist das System Center 2012 mit Self-Service-Portal 2.0
als Final Version erschienenen und ersetzt somit den Release Candidate. Deshalb habe ich mich für
die aktuelle Version entschieden, da sie gegenüber dem RC mehr Stabilität bietet. Dasselbe
Verfahren gilt auch für den SQL Server, allerdings habe ich mich hier für einen SQL Server 2008 R2
entschieden und nicht für den SQL Server 2012 RC, da er gegenüber dem Release Candidate stabiler
läuft und von Microsoft zum System Center 2012 empfohlen wird. Die Software zum Windows Server
2008 R2, System Center 2012 und SQL Server 2008 R2 werden unter „www.microsoft.com/cloud“
zum Download angeboten.
Um die Eignung des System Center 2012 für einen Einsatz am FTU beurteilen zu können, müssen
dafür Kriterien festgelegt werden. Die folgenden Kriterien sind nach ihrer Priorität geordnet, dabei hat
das oberste das höchste Gewicht.
Nutzungsmöglichkeiten
Hier wird überprüft, wie das Programm mit Thin-Clients interagiert, welche Speichersysteme
unterstützt werden.
Bestehende Infrastruktur
Ist die bestehende Infrastruktur mit der private Cloud kompatibel und ist die aufkommende
Netzlast zu bezwingen? Teilkriterien sind: Verwendete Server, Verkabelung.
Kompatibilität zu anderen Betriebssystemen
Wie arbeitet das System Center mit anderen Microsoft Betriebssystemen zusammen? Sind
andere Systeme kompatibel?
Lizenzmodell
Welche Lizenzmodelle sind für die ausgewählten Programme verfügbar?
Weitere Komponenten des System Centers
Über welchen Umfang an Programmen verfügt das System Center 2012?
Betriebliche Projektarbeit Max Julius
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Die zeitliche Planung wurde dadurch vereinfacht, dass bis auf die Verfügbarkeit der Testumgebung
keine Abhängigkeiten berücksichtigt werden mussten. Alle Ansprechpartner hatten ihre Bereitschaft
zugesagt und auch die Verfügbarkeit aller Ressourcen war vorab gewährleistet bzw. im Falle der
Hardware durch ein Ersatzkonzept (s. 2.6) abgesichert. Für die Durchführung des Projektes war ich
weitgehend freigestellt, so dass für die alltäglichen Aufgaben nur marginale Zeit vorgesehen werden
musste. So ergibt sich folgender, einfacher Terminplan:
Für mein Projekt hatte ich vor, die Beschaffung von sieben Rechnern, die für einen spezielle
internationale Kursreihe ab Juli 2012 vorgesehen sind, vorzuziehen und habe deswegen ein
entsprechendes Angebot mit einem Investitionsvolumen von 6.293,00 Euro [siehe Anlage
Kostenvoranschlag] eingeholt. Es stellte sich jedoch heraus, dass im Durchführungszeitraum ähnlich
geeignete Geräte in unserem Informatik-Kursraum ungenutzt sind, so dass ich zur Einsparung von
Kosten auf diese zurückgriff.
Die 13 genannten PCs sind über den Kursbetrieb finanziert, so dass ich im Bereich Hardware weder
Investitionen, noch Betriebskosten berücksichtigen muss.
Ich habe mich im Endeffekt dafür entschieden, die Kursrechner zu nehmen, da dies aus
Kostengründen mir sinnvoller erschien.
Die benötigten System Windows Server 2008 R2, System Center 2012 und SQL Server von Microsoft
werden jeweils in einer Testversion für die Evaluation benutzt, so dass hierfür keine Kosten entstehen.
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Da es sich bei dieser Evaluierung um einen institutsinternen Auftrag handelt und dieses Projekt
ausschließlich von mir durchgeführt wurde, wird ein Personalkostensatz von einem Auszubildenden
berechnet. Der interne Stundensatz beträgt 25 Euro, dies bei einem Zeitaufwand von 27 Stunden
(hierbei wird die Dokumentation nicht mit eingerechnet), so ergeben sich Personalkosten von 810 €.
Bei den laufenden Betriebskosten wurden die Computer inklusive Bildschirm ca. 18 Stunden benutzt.
Hierbei werden die Analyse, die Planung und die Dokumentation nicht mit einberechnet. Für acht
Computer wird ein Durchschnittsverbrauch von 2,4 KWh und für die Bildschirme 1,2 KWh berechnet.
Menge (Std.) Einheit Preis pro kWh Betrag
laufende Betriebskosten:
Computer
18 2,4 kWh 0,15 €
6,48 €
Bildschirme
18 1,2 kWh 0,15 €
3,24 €
Betriebskosten 9,72 €
Menge (Std.)
Preis pro Std.
Personal:
Arbeitsstunden
27
25,00 €
675,00 €
Personalkosten 675,00 €
Gesamt 684,72 €
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Sammeln von
Informationen
Entwickeln des
Cloud Szenarios
Systemvorrausetzungen
Hardware
Auswahl
Planung der
Installation 1
2
Dokumentation
3
1
Installation u.
Konfiguration Evaluation
Zusammenfassung
4
2
Evaluationsplan
3
5
4
Ergebnis
5
Ende
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Für die Evaluation wird eine Windows Domäne benötigt, die eine Gesamtstruktur auf Basis des
Windows Server 2008 R2 voraussetzt. Da die aktuelle Domäne des Kursraumes eine Struktur von
Windows Server 2003 besitzt und diese nicht hochgestuft werden kann, wird eine neue Domäne
„testumgebung.com“ auf zunächst zwei Kursrechnern erstellt. Die zwei Domänencontroller bekommen
die Computernamen DC1 und DC2. Des Weiteren wird ein DNS (Domain Name System) auf DC1
eingerichtet. Dieser erhält eine Forward- und eine Reverse-Lookup Zone. Der Domänencontroller DC2
wird als redundanter DNS funktionieren und bekommt eine sekundäre Forward- und eine sekundäre
Reverse-Lookup Zone mit Verweis auf DC1 eingerichtet. Um einen störungsfreien Ablauf zu
ermöglichen, werden die benötigten Computer quasi als Insel in ein separates VLAN gestellt: eine
Internet-Verbindung sowie Verbindung in das Kursnetz ist für diese Evaluation nicht von Nöten, da alle
Installationspakete lokal vorhanden sind. Zusätzliche Programme, die bei der Planung nicht ersichtlich
waren, werden noch über einen externen Computer heruntergeladen und über einen USB-Stick
installiert. Eine Liste mit der Namensgebung und IP-Adressen befindet sich im Anhang [siehe Anhang
Liste IP-Adressen].
Nach erfolgreicher Implementierung der Domäne werden für den weiteren Projektverlauf neben dem
Domänenadministrator noch zwei Administratoren hinzugefügt.
Für die Administration im Bereich SQL wird der Benutzer „sqladmin“, für den Bereich VMM-
Verwaltungsserver der Benutzer „vmmadmin“ hinzugefügt. Beide werden in die Gruppe
Administratoren der Domäne hinzugefügt.
Um Installationsabläufe schneller zu realisieren, wird ein Abbild mit Acronis True Image 2012 erstellt, welches die Server 2008 R2 Standard-Installation mit allen Updates beinhaltet. Dieses Image wird auf drei externe Festplatten verteilt, um den Installationsvorgang zu beschleunigen. Es werden sechs Computer mit diesem Image bespielt. Des Weiteren werden der Computername und die TCP/IP Einstellungen jeweils angepasst. Um die Arbeit zu erleichtern, wird bei jedem Computer der Firewall-Dienst deaktiviert, was Zeit spart.
Die Installation von SQL Server 2008 R2 kann für dieses Projekt mit den Standardeinstellungen
geschehen. Lediglich die Instanz und die Datenbankadministratoren werden individuell gesetzt: die
Instanz bekommt den Namen „EVCLOUD“, als Datenbankadministrator dient ein
Domänenadministrator „sqladmin“, den ich im Vorfeld (s. 3.1) schon angelegt habe. Der
Installationspfad von Microsoft SQL Server 2008 R2 befindet sich bei dieser Installation unter dem
Standardpfad C:\Programe Files\ Microsoft SQL Server\. Während der Installation von System Center
2012 wurde festgestellt, dass TCP/IP für den SQL Server-Dienst aktiviert werden muss. Des Weitern
wurde entdeckt, dass bei einem Datenbank-Connect vom System Center keine Pakete am SQL
Server ankamen. Dies wurde herausgefunden durch das Programm Wireshark, einem Netzwerk-
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Analysetool. Beide Probleme konnten mithilfe des „Server Configurations Manager“ (ein
Verwaltungstool von SQL Server) gelöst werden, indem TCP/IP für den SQL Server-Dient aktiviert
wurde. Das zweite Problem wurde dahingehend behoben, dass von dynamischer Port-Wahl auf einen
statischen Port umgestellt wurde. Hierfür wurde der am häufigsten verwendete SQL-Port gewählt,
welcher der Port 1433 ist. Nun arbeitet der SQL Server einwandfrei und nimmt die Pakete des System
Center problemlos an.
Der erste Schritt bei dieser Installation ist das Hinzufügen der Server Rollen Hyper-V und IIS 7.0. Ich
wähle den Computer sc.testumgebung.com aus.Aus dem System Center 2012 Paket benötige ich zu
Anfang lediglich den Virtual Machine Manager (VMM), der das Grundgerüst der private Cloud bildet.
Nach Entpacken und Starten der Installationsdateien bekommt man ein Auswahlmenü, in dem drei
Komponenten zur Verfügung stehen. Der VMM-Verwaltungsserver, welcher den zentralen
Verwaltungsserver der private Cloud darstellt, eine VMM-Konsole zum Verwalten des VMM-Servers
und ein Self-Servie-Portal. Letzteres ist eine Web Verwaltungs-Plattform, über die der VMM-Server
von einem beliebigen Ort verwaltet werden kann. Ferner dient diese Plattform dem Endbenutzer, der
sich dort mit einem Login anmelden kann, von dem er auf seine Services wie Iaas*, PaaS* und SaaS*
zugreifen kann.
Nach dieser Auswahl muss den AGB’s und der Lizenzvereinbarung zugestimmt werden, um die
Installation fortsetzten zu können. Als Installationspfad wurde der Standardwert genommen:
C:\Program Files\Microsoft System Center 2012\ Virtual Machine Manager\.
Das Programm überprüft nun, ob die vorhandenen Softwarevorrausetzungen erfüllt sind. Hier wurde
ermittelt, dass das .NET Framework* 3.5 SP1 nicht vorhanden war. Des Weiteren fehlte das AIK*, die
beiden Dienste W3SVC* und IISADMIN*.
Bei der Problemlösung wurde das .NET Framework* 3.51 und das AIK* installiert. Die beiden
fehlenden Dienste wurden mittels Erweitern der Rolle IIS 7.0 um die Optionen
Anwendungsentwicklung und IIS-Verwaltungskompatibilität ergänzt.
Nach einer weiteren Prüfung des VMM-Setups stellt dieses fest, dass ein weiteres Programm nicht
installiert ist, welches für den SQL-Connect benötigt wird. Das SQL-Befehlszeilentool 2008 R2*
befindet sich im SQL 2008 R2 Feature Pack*, welches bei Microsoft zum Download bereit steht. Um
das Befehlszeilentool installieren zu können, wurde als Erstes noch der Native Client* aus dem
Feature Pack benötigt, welcher vorher installiert werden musste.
Der nächste Schritt war der SQL-Connect. Dort wurde der Servername SQL.testumgebung.com
angegeben und der vorher konfigurierte Port 1433. Die Anmeldung wurde durch den „sqladmin“
durchgeführt. Der Instanz Name wurde bei richtiger Konfiguration sofort angezeigt und ausgewählt.
Lediglich der Namen der zu erstellenden Datenbank wurde noch geändert in VMMDB.
Als nächstes folgt eine Übersicht mit Ports, über die der VMM mit anderen Computern kommuniziert.
Diese Ports könnten nach Belieben geändert werden, allerdings übernehme ich die
Standardeinstellungen, um spätere Konflikte zu vermeiden [siehe Anlage Port-Konfiguration].
Letzter Schritt vor der Installation war schließlich die Namensgebung der VMM-Bibliothek* und eine
optionale Freigabe. Im Falle mehrerer Domänen würde diese auf einem Domänencontroller abgelegt
werden. Auch ein Domänenadministrator muss angegeben werden, der diesen VMM-Server verwaltet.
Zu diesem Zweck wurde der Domänenadministrator mit dem Namen „vmmadmin“ erstellt.
Die anschließende Installation dauerte ca. 20 bis 30 Minuten, danach ist der VMM einsatzbereit.
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Nach erfolgreicher Installation wählt der Administrator sich über die Konsole in den VMM-
Verwaltungsserver mit dem bei der Installation angegebenen Konto ein. Das Host-Betriebssystem ist
bei dieser Evaluation Windows Server 2008 R2 mit Hyper-V. Nach dem Überspielen des Images wird
ein Feature hinzugefügt. Dieses Feature ermöglicht es, über mehrere Schnittstellen auf ein
Speichermedium zuzugreifen. Es wird das Feature Multipfad–E/A* auf dem Host hinzugefügt.
Anschließend muss eine Änderung am „Distributed Component Object Model“ kurz DCOM*
durchgeführt werden. Dies geschieht mittels des Konfigurationstools „dcomcnfg“. Im Kontextmenü des
Arbeitsplatzes des DCOM-Konfigurationstools werden Eigenschaften ausgewählt. Unter dem Reiter
DCOM-Sicherheit bei „Start- und Aktivierungsberechtigungen“ die Schaltfläche „Limits bearbeiten“
auswählen, um dort den Administrator des VMM-Servers hinzuzufügen und mit der Berechtigung
„Remotestart“ ausstatten.
Um einen Host auf dem VMM-Server hinzuzufügen, wird die Schaltfläche „Ressourcen hinzufügen“
und anschließend „neuen Host“ gewählt. Es erscheint ein Auswahlmenü, in dem folgende Optionen
zur Verfügung stehen.
Hinzufügen eines Hosts aus:
einer sicheren Domäne
einer unsicheren Domäne
einem anderen Netzwerk
Da es sich hierbei um eine sichere Domäne handelt, wird diese Option gewählt. Als Nächstes folgt
eine Abfrage des Computernamens, der hinzugefügt werden soll. Hinzugefügt werden kann der Host
entweder durch die direkte Eingabe des Computernamens oder über eine Active Directory Abfrage.
Das nun folgende Auswahlmenü zeigt alle Computer an, die aufgrund der vorhergehenden Eingabe
gefunden wurden. Mit Auswahl der Rechner und Klicken auf „hinzufügen“ werden diese als Host auf
dem VVM-Server eingetragen und erscheinen links in der Übersicht. Des Weiteren kann eine
Hostgruppe angelegt werden, in welchen die Hosts eingeordnet werden können.
Durch diese Methode können theoretisch beliebig viele Hosts addiert werden, allerdings beschränkt
Microsoft die maximale Hostanzahl auf 400 und 8000 VMs.
Meine folgende Evaluation hat die in 2.4 festgelegten Kriterien als Grundlage. Das Ergebnis dieser
Evaluierung ist, dass sich eine private Cloud nicht für den Einsatz am FTU eignet.
Bei den Nutzungsmöglichkeiten ist mir aufgefallen, dass eine Cloud nicht implementiert
werden kann, da diese ein SAN* benötigt. Eine Nutzung mit Thin-Clients wäre möglich, da
dieses Prinzip auf der Virtualisierung beruht und eine Cloud praktisch dies anbietet.
Die bestehende Infrastruktur ist ungeeignet, da im Hauptgebäude ein 100 MBit/s Standard zu
Grunde liegt, des Weiteren wird der Kursraumtrakt mit einer half duplex* Leitung von 10
MBit/s versorgt. Die bestehenden Leitungen wären schnell überlastet, da der Virtual Machine
Manager ständig eine Aktualisierung der Bibliothek, Host und VMs durchführt, sodass hier
eine erhöhte Netzlast zu erwarten ist. In welchem Ausmaße diese sein wird, lässt sich nicht
abschätzen, da zu viele Faktoren berücksichtigt werden müssen. Ein weiteres Problem ergibt
sich daraus, dass über das Netzwerk oftmals mehrere Gigabyte ausgetauscht werden müssen
(Implementierung einer VM, Umzug einer VM,…), dies stellt gerade im Kursraumtrakt eine
erhebliche Einschränkung da.
Am FTU ist eine auf Windows Server 2003 basierende Domänen Gesamt-Struktur
vorzufinden, welche für eine Cloud hochgestuft werden müsste. Hier gibt Microsoft eine
Struktur auf Basis von mindestens Windows Server 2008 R2 vor. Ein weiteres Problem ist,
dass die Domäne für das FTU vom „Steinbuch Centre of Computing“ dem
Hauptrechenzentrum des KIT verwaltet wird. Daher ist eine Heraufstufung nicht möglich und
somit auch keine Implementierung einer Cloud.
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Das System Center 2012 hat eine Mindestanforderung an das Betriebssystem. Eine
Implementierung des System Centers ist nur unter Windows Server 2008 R2 oder höheren
Betriebssystem wie Windows 8 Server möglich. Allerdings ist letzteres erst in der Beta-
Testphase*.
Die Zusammenarbeit mit anderen Systemen hat sich auf zwei beschränkt. Dies sind zum
einen Citrix XEN, zum anderen VMWare. Bei diesen Systemen können die virtuellen
Maschinen vom System Center mitverwaltet werden. Auch ist es möglich einen
Ressourcenpool zu erstellen, auf den das System Center zugreifen kann.
Für das System Center 2012 ist ein Lizenzierungsmodell verfügbar, welches nicht klar
ersichtlich ist. Jedoch kann durch alte Dokumente aus Zeiten des Release Candidate, kann
eine Schätzung erstellt werden, daher können die folgenden Lizenzen vom tatsächlichen
Stand abweichen:
o Eine Server Lizenz für das System Center 2012, hierbei muss eine Lizenz für das
gesamte System Center 2012 erworben werden.
o Für jeden weiteren Gast (VM) muss eine Client Lizenz gekauft werden.
o Jeder Server der das Betriebssystem Windows Server 2008 R2 hat, benötigt eine
Lizenz.
o Eine SQL Server 2008 R2 Lizenz wird benötigt.
Eine aktuelle Preisangabe ist nur auf Anfrage bei Microsoft möglich, allerdings kann eine
Schätzung basierend auf alten Informationen abgegeben werden, welche leider nicht mehr
konkret zur Verfügung steht. Nach dieser Schätzung halte ich eine Summe von mehreren
zehntausend Euro für nötig, um eine private Cloud zu implementieren.
Das System Center 2012 verfügt über mehrere Komponenten, um eine private Cloud optimal
zu verwalten. Nicht alle Komponenten des System Center 2012 sind dazu vonnöten. Die nun
folgenden Komponenten werden für eine private Cloud benötigt.
o Service Manager: Ist die Schnittstelle zwischen dem Anwender und dem
Administrator, praktisch ein Serviceprotal.
o Virtual Machine Manager: Ist das Grundgerüst der private Cloud. Es verwaltet die
VMs, Hosts, Bibliotheken sowie den Netzwerkspeicher. Des Weiteren führt er Load-
Balancing* in der Cloud durch.
o App Controller: Stellt gewünschte Anwendungen in der Cloud bereit.
Die Komponenten für eine Cloud wurden installiert und die grundlegenden Voraussetzungen zu ihrem
Betrieb geschaffen. Auf dieser Basis wurde eine Evaluierung durchgeführt. Diese ergab, dass eine
private Cloud nicht implementiert werden konnte.
Eine Thin-Client Lösung wäre denkbar, allerdings war es mir bei der Evaluierung nur möglich VMs auf
den Hosts zu erstellen und nicht in der Cloud, da dies ein SAN benötigt. Des Weiteren konnte
festgestellt werden, dass eine Verwendung mit den vorhandenen ESXi-Servern grundsätzlich möglich
ist. Da eine private Cloud nicht implementiert wurde, konnte keine Backuplösung erforscht werden,
grundsätzlich ist dies mit einer Cloud aber möglich.
In meiner Analysephase stellte ich fest, dass die Software- und Systemvoraussetzungen in die
Planung mitaufgenommen werden mussten. Hierbei plante ich eine Stunde mehr ein. Die
Realisierungsphase dauerte aufgrund einer längeren Evaluation zwei Stunden länger als gedacht,
allerdings konnte ich bei der Dokumentation zwei Stunden einplanen.
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Abschließend lässt sich sagen, dass eine Cloud Lösung für das FTU vorerst nicht in Frage kommt, da
es unüberschaubare Kosten mit sich bringen würde. Zum Einen wäre die Anschaffung eines SANs
vonnöten, zum Anderen eine neue Infrastruktur für das gesamte FTU. Eine Verwendung des
ungenutzten Plattenspeichers der Workstations ist nicht möglich, da die Cloud nur mit einem SAN
funktionieren kann. Die Kosten für eine Umsetzung einer private Cloud würden sich Schätzungen
zufolge auf mehrere zehntausend Euro aufsummieren.
Ferner ist Microsofts private Cloud auf Rechenzentren ausgelegt, deshalb würde sich ein Einsatz am
FTU nicht lohnen.
Durch ständige Tests und Überprüfung des Netztwerkverkehrs wurde ein reibungsloser Ablauf
garantiert.
Ich erachte dieses Projekt in naher Zukunft als nicht umsetzbar, da für diese Lösung neue Ethernet-
Kabel im Kursraumtrakt verlegt werden müssten. Des Weiteren wären neue Switches vonnöten. Auch
die Anschaffung eines SANs würde keine rentablen Vorteile bieten. Wie schon in 4.2 erwähnt, ist die
private Cloud auf Rechenzentren mit mehr Kapazität ausgelegt. Eine Thin-Client Lösung über ESX
erachte ich meiner Meinung nach als sinnvoller und kostengünstiger. Eine Backup-Lösung könnte
durch andere Systeme durchgeführt werden, die nicht so kostenintensiv sind wie eine Cloud.
Betriebliche Projektarbeit Max Julius
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In dieser Dokumentation wird beschrieben, wie eine Installation von Windows Server 2008 R2,
System Center 2012 Virtual Machine Manger mit Self-Service-Portal 2.0 und Microsoft SQL Server
2008 R2 durchzuführen ist, mit einigen Beispielen.
Welche System- und welche Softwarevorrausetzungen mindestens erfüllt sein müssen, werden in den
nachfolgenden Erläuterungen näher beschrieben.
Die Microsoft private Cloud setzt sich aus drei grundlegenden Elementen zusammen:
1. Zum einen das Betriebssystem Windows Server 2008 R2 Standard mit Hyper-V Rolle
2. System Center Virtual Machine Manager 2012 (SCVMM) mit Self-Service Portal 2.0
(SCMMSSP)
3. Microsoft SQL Server 2008 R2.
Außerdem wird eine Windows Server 2008 R2 Domänen-Gesamtstruktur benötig.
Folgende minimale Hardware wird vorausgesetzt:
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Unterstützte Prozessoren: Intel und AMD jeweils mit x64 Architektur
Prozessor Taktfrequenz: 1,4 GHz
RAM: 1 GB
LAN: 100 MB/s
Die Installation von SQL Server 2008 R2 kann mit den Standardeinstellungen geschehen. Lediglich
die Instanz und die Datenbankadministratoren werden individuell gesetzt: die Instanz bekommt einen
Namen Ihrer Wahl, als Datenbankadministratoren dient ein Domänenadministrator dieser sollte am
besten im Vorfeld schon angelegt werden. Der Installationspfad von Microsoft SQL Server 2008 R2
befindet sich unter dem Standardpfad C:\Programe Files\ Microsoft SQL Server\, dieser kann in einen
beliebigen Pfad geändert werden. Es ist sicherzustellen, dass auf dem angegebenen Pfad mindestens
1,5 GB freier Speicherplatz zur Verfügung steht. Nach Abschluss der Installation ist sind zwei
Konfigurationen vorzunehmen. Einerseits muss für die Verwendung des SQL Servers das Protokoll
TCP/IP aktiviert werden, andererseits wird empfohlen den dynamischen SQL-Port als statischen Port
zu konfigurieren.
Mit dem SQL-Servertool „Server Configurations Manager“ das mitinstalliert wurde, können beide
Konfigurationen unter der Rubrik SQL Server-Konfiguration durchgeführt werden. Hierzu werden die
Eigenschaften über das Kontextmenü der TCP/IP Einstellungen aufgerufen. Das nun erscheinende
Fenster beinhaltet zwei Reiter mit den Namen „Protokoll“ und „IP-Adressen“. Bei „Aktiviert“, wird nun
der Wert auf „Ja“ gesetzt. Für die Auswahl eines statischen Ports, wird der Reiter „IP-Adressen“
gewählt und dort unter der Rubrik „IPALL“ bei TCP-Port ein beliebiger Port gewählt. Mit einem Klick
auf „OK“ ist die Konfiguration des SQL Servers abgeschlossen. Sollte der dynamische Port
beibehalten werden, so steht dieser bei „Dynamische TCP-Ports“.
Zur Vereinfachung der Installation und dem späteren Betrieb, wird der Firewall-Dienst unter Windows
Server deaktiviert. Diese Einstellung wird bei allen weiteren Servern vorausgesetzt.
Des Weiteren müssen SQL Server und System Center 2012 auf getrennten Servern installiert werden
Folgende Komponenten werden für die Installation benötigt:
- Windows AIK*
- Microsoft .NET Framework* 3.51
- SQL Befehlszeilentool*
- SQL Native Client*
- Neuer Domänenadministrator
Diese Komponenten sind vor der Installation des System Center 2012 zu installieren. Die Programme
AIK und .NET Framework 3.51 können vom offiziellen Webauftritt heruntergeladen werden. Das SQL
Befehlszeilentool sowie der SQL Native Client, sind in dem SQL Server 2008 Feature Pack R2
enthalten und können ebenfalls bei Microsoft heruntergeladen werden. Vor der Installation des SQL
Befehlszeilentools muss der SQL Native Client installiert werden.
Der erste Schritt bei dieser Installation ist das Hinzufügen der Server Rollen Hyper-V und IIS 7.0. Des
Weiteren werden die Dienste W3SVC und IISADMIN benötigt. Die beiden fehlenden Dienste werden
mittels erweitern der Rolle IIS 7.0 um die Optionen Anwendungsentwicklung und IIS-
Verwaltungskompatibilität ergänzt. Aus dem System Center Paket benötigt man zu Anfang lediglich
den Virtual Machine Manager (VMM), der das Grundgerüst der private Cloud bildet. Nach Entpacken
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und Starten der Installationsdateien, bekommt man ein Auswahlmenü, in dem drei Komponenten zur
Verfügung stehen. Der VMM-Verwaltungsserver, welcher den zentralen Verwaltungsserver der private
Cloud darstellt, eine VMM-Konsole zum Verwalten des VMM-Servers und ein Self-Servie-Portal.
Letzteres ist eine Web Verwaltungs-Plattform, über die der VMM-Server von einem beliebigen Ort
verwaltet werden kann. Ferner dient diese Plattform dem Endbenutzer, der sich dort mit einem Login
anmelden kann, von dem er auf seine Services wie Iaas, PaaS und SaaS zugreifen kann.
Nach dieser Auswahl muss den AGB’s und der Lizenzvereinbarung zugestimmt werden, um die
Installation fortsetzten zu können. Als Installationspfad gilt der Standardwert: C:\Program
Files\Microsoft System Center 2012\ Virtual Machine Manager\, dieser kann natürlich beliebig
geändert werden. Es ist darauf zu achten, dass mindestens 15 GB freier Speicherplatz zur Verfügung
steht.
Der nächste Schritt ist ein SQL-Connect. Dort wird der Servername des SQL Servers angegeben und
der Falls vorher konfigurierte Port. Sollte eine dynamische Port Wahl bestehen, ist dieser in Erfahrung
zu bringen und einzugeben. Das Herausfinden des SQL Ports geschieht durch das SQL Servertool
„Server Configurations Manager“. Die Anmeldung am SQL Server wird durch den in der SQL
Installation angegebenen Administrator durchgeführt. Der Instanz Name wird bei richtiger
Konfiguration sofort angezeigt und ausgewählt. Der Name der späteren Datenbank kann in einen
beliebigen Wert geändert werden.
Als nächstes folgt eine Übersicht mit Ports, über die der VMM mit anderen Servern kommuniziert.
Diese Ports könnten nach Belieben geändert werden, allerdings wird empfohlen, die
Standardeinstellungen beizubehalten, um durch vergessen der Ports unnötigen
Konfigurationsaufwand zu haben.
Letzter Schritt vor der Installation ist schließlich die Namensgebung der VMM-Bibliothek* und eine
optionale Freigabe. Im Falle mehrerer Domänen, kann diese auf einem Domänencontroller abgelegt
werden. Auch ein Domänenadministrator muss angegeben werden, der diesen VMM-Server Verwaltet
(s. benötigte Komponenten).
Die anschließende Installation dauert ca. 20 – 30 Minuten, danach ist der VMM einsatzbereit.
Nach erfolgreicher Installation wählt der Administrator sich über die Konsole in den VMM-
Verwaltungsserver mit dem bei der Installation angegebenen Konto ein. Ein Host darf nicht der VMM-
Server oder der SQL Server sein.
Das Host-Betriebssystem ist bei dieser Evaluation Windows Server 2008 R2 mit Hyper-V. Nach
erfolgreicher Installation, wird ein Feature hinzugefügt. Dieses Feature ermöglicht es, über mehrere
Schnittstellen auf ein Speichermedium zuzugreifen wie z.B. SAN. Es wird das Feature Multipfad –E/A*
auf dem Host hinzugefügt. Anschließend muss eine Änderung am „Distributed Component Object
Model“ kurz DCOM* durchgeführt werden. Dies geschieht mittels des Konfigurationstools „dcomcnfg“.
Im Kontextmenü des Arbeitsplatzes des DCOM-Konfigurationstools werden Eigenschaften
ausgewählt. Unter dem Reiter DCOM-Sicherheit bei „Start- und Aktivierungsberechtigungen“, die
Schaltfläche „Limits bearbeiten“ auswählen, um dort den Benutzer des VMM-Servers hinzuzufügen
und mit der Berechtigung „Remotestart“ ausstatten.
Um einen Host auf dem VMM-Server hinzuzufügen, wird die Schaltfläche „Ressourcen hinzufügen“
und anschließend „neuen Host“ gewählt. Es erscheint ein Auswahlmenü, in dem folgende Optionen
zur Verfügung stehen.
Hinzufügen eines Hosts aus:
einer sicheren Domäne
einer unsicheren Domäne
einem anderen Netzwerk
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In diesem Fallbeispiel gehen wir davon aus, das eine sichere Domäne als Umgebung dient. Deshalb
wird die Option „aus einer sicheren Domäne“ gewählt. Als Nächstes folgt eine Abfrage des
Computernamens, der hinzugefügt werden soll. Hinzugefügt werden kann der Host entweder durch
die direkte Eingabe des Computernamens oder über eine Active Directory Abfrage. Das nun folgende
Auswahlmenü zeigt alle Computer an, die aufgrund der vorhergehenden Eingabe gefunden wurden.
Mit Auswahl der Rechner und klicken auf „hinzufügen“ werden diese als Host auf dem VVM-Server
eingetragen.
Die Host können durch diese Methode theoretisch beliebig viele addiert werden, allerdings beschreibt
Microsoft die maximale Hostanzahl auf 400 und 8000 VMs.
Eine weitere Konfiguration einer private Cloud war mir nicht möglich, da mir die Anbindung an ein
SAN gefehlt hat und ich somit keinen Speicherpool erstellen konnte, welcher der Cloud zu Grunde
liegt.
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Anlage Kostenvoranschlag der Firma Magic:
Anlage Port-Konfiguration des VMM-Verwaltungsservers:
Portkonfiguration des Verwaltungsservers
Beschreibung Port
Kommunikation mit der VMM-Konsole 8100
Kommunikation mit Agents auf Hosts und Bibliotheksservern 5985
Dateiübertragung an Agents auf Hosts und Bibliotheksserver 443
Kommunikation mit Windows-Bereitstellungsdiensten 8102
Kommunikation mit Windows PE-Agents (Windows Preinstallation Environment) 8101
Kommunikation mit Windows PE-Agent für Zeitsynchronisierung 8103
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Anhang Liste IP-Adressen:
Name IP-Adresse
DC1.testumgebung.com 141.52.251.211
DC2.testumgebung.com 141.52.251.210
SQL.testumgebung.com 141.52.251.208
SC.testumgebung.com 141.52.251.209
SC2.testumgebung.com 141.52.251.206
SC3.testumgebung.com 141.52.251.205
SC4.testumgebung.com 141.52.251.204
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Begriff Erklärung .NET Framework Dies ist eine Bibliothek von Klassen, Schnittstellen und
Werttypen, die Zugriff auf Systemfunktionen ermöglichen.
AIK Das Windows Automated Installation Kit ist eine Sammlung von Tools und Dokumentationen, die eine Bereitstellung des Betriebssystems vereinfacht. In diesem fall, dient es hauptsächlich um die Windows-Installationen zu automatisieren.
W3SVC Der W3SVC-Publishing Dienst verwaltet oder steuert die http.sys und ist für die Leistungsüberwachung zuständig.
IISADMIN Der IISADMIN-Dienst verwaltet
SQL Server 2008 Feature Pack R2 Ist eine Erweiterung mit eigenständigen Paketen für den SQL Server 2008 R2. Dieses Feature Pack steht hier zum Download zur Verfügung: http://www.microsoft.com/en-us/download/details.aspx?id=26728
SQL-Befehlszeilenprogramme Mithilfe des Dienstprogrammes SQLCMD kann eine Verbindung zu einem SQL Server aufgebaut werden, unter Verwendung Transact-SQL-Batches. Des Weiteren kann es Rowsetinformationen aus Instanzen ausgeben lassen.
SQL-Native Client Beinhaltet eine Laufzeitunterstützung für Anwendungen und unterstützt neu Anwendungen bei Nutzung der neuen SQL Server 2008-Features.
VMM-Bibliothek "Bei der Virtual Machine Manager-Bibliothek handelt es sich um einen Ressourcenkatalog, in dem Benutzer Objekte speichern können, die nicht ausgeführt werden oder einem Host zugeordnet sind. Die Bibliothek enthält auf Bibliotheksfreigaben gespeicherte Dateien sowie Vorlagen, Betriebssystemprofile und Hardwareprofile, die in der VMM-Datenbank gespeichert sind. Es gibt in VMM zwei Möglichkeiten, Objekte aufzubewahren und zu verwalten: registriert auf einem Host oder gespeichert in der VMM-Bibliothek." -> http://technet.microsoft.com/de-de/library/cc764248.aspx
DCOM Ist eine Technik zur Erstellung von Systemkomponenten und ermöglicht es Windows Betriebssystemen Interprozesskommunikation und dynamische Objekterzeugung.
IaaS Bei Infrastructur as a Service, wird dem Endbenutzer eine Laufzeitumgebung zur Verfügung gestellt, praktisch das Betriebssytem des bei PaaS gemieteten Servers.
PaaS Bei Plattform as a Service wird eine Benutzer Rechenleistung bereitgestellt.
SaaS Software as a Service, ist die Bereitstellung einer Software nicht nach Lizenz sondern nach gebraucht. Hier wird die Sofware also nur geliehen und nicht gekauft.
Multipfad –E/A Dies ist ein Feature des Windows Server 2008 R2 zum Herstellen einer Verbindung über mehrere Adapter zu einem Speichermedium.
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SAN Storage Area Network, ist ein Netzwerk zur Anbindung von Festplattensubssytemen.
half duplex Hierbei können Informationen über Leitung in beide Richtugnen fließen, doch jeweils nur abwechselnd.
Beta-Testphase Ist eine vom Hersteller vorab veröffentlichte Version zur Fehlersuche.
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