Aus einem Guss

von Dr. Christian Knermann

Mit seinem Enterprise Virtualization OS Plus R5 schnürt der Münchener Hersteller euroNAS ein Rundum-Sorglos-Paket für die Virtualisierung von Linux- und Windows-Maschinen. Die Software auf Basis von KVM versammelt Betrieb, Backup und Wiederherstellung von VMs unter einer Verwaltungsoberfläche, garniert mit hoher Verfügbarkeit. IT-Administrator fand im Praxis-Test ein konsequent durchdachtes System vor.

Der deutsche Anbieter euroNAS hat sich auf Hersteller-unabhängige Storage- und Virtualisierungssoftware spezialisiert. Sein gleichnamiges Betriebssystem euroNAS realisiert einen NAS-Server zur Bereitstellung von Storage-Ressourcen via SMB, iSCSI, AFP sowie NFS – in den größeren Ausbaustufen auch als hochverfügbarer Cluster.

Daneben haben die Münchener mit dem "euroNAS Enterprise Virtualization OS" (eEVOS) ein speziell für die Virtualisierung von Linux- und Windows-Maschinen entwickeltes Betriebssystem im Angebot. Das System setzt auf die Virtualisierungsinfrastruktur des Linux-Kernels, die Kernel-based Virtual Machine (KVM). Aktuelle Linux-Distributionen bringen native Unterstützung für KVM von Haus aus mit und auch für Microsoft Windows gibt es paravirtualisierte Treiber für optimale Integration mit dem Hypervisor.

eEVOS ergänzt KVM um Storage- und Backupfunktionen mitsamt Thin Provisioning und sehr schneller Wiederherstellung ganzer VMs oder einzelner Daten. Die Lösung integriert weiterhin zwei Knoten zu einem hochverfügbaren Cluster, wahlweise mit synchron gespiegeltem lokalem Speicher oder gemeinsamem Speicher auf Basis von iSCSI, SAS oder Fibre Channel (FC). Das Ganze integriert euroNAS unter einer webbasierten Verwaltungsoberfläche, die alle Funktionen aus einem Guss bietet.

Die Lizenzierung erfolgt bei euroNAS abhängig von der Anzahl der physischen CPU-Sockel ohne Limitierung bei der Menge an CPU-Kernen. Beim Kauf der dauerhaften Lizenz ist zusätzlich eine Supportoption für mindestens ein Jahr obligatorisch. Dabei unterscheidet der Hersteller die Support-Level "Silber" und "Gold". Beide enthalten Unterstützung per E-Mail, Telefon sowie online, wobei Anfragen des Levels "Gold" bevorzugt bearbeitet werden. Der Silber-Support umfasst nur Updates innerhalb einer Hauptversion des Produkts. Der Erwerb von mindestens drei Jahren Gold-Support auf einmal umfasst während der Laufzeit zusätzlich auch Upgrades auf die jeweils aktuelle Hauptversion von eEVOS.

Flexibles Clustering

eEVOS arbeitet mit nahezu beliebiger Hardware zusammen, solange Prozessoren und BIOS die Erweiterungen Intel VT-x oder AMD-V unterstützen. Weiterhin ist zu beachten, dass beim produktiven Einsatz eines Clusters in Verbindung mit lokalem Speicher pro Knoten mehr als eine Festplatte nötig ist, alternativ Shared-Storage via iSCSI, SAS oder FC. Die erste physische Platte reserviert eEVOS exklusiv für das Betriebssystem, benötigt hier aber lediglich 20 GByte. Als lokalen Storage für VMs, Backups und ISO-Images erwartet das System mindestens eine weitere physische Platte, vorzugsweise eine SSD, einen Software- oder Hardware-RAID-Verbund. Hierbei zeichnet sich eEVOS durch seine breite Unterstützung an RAID-Controllern aus.

Im Betrieb als Aktiv-Aktiv-Cluster setzt eEVOS weiterhin mindestens zwei Netzwerkkarten zwingend voraus, eine für die Netzwerkkommunikation der VMs mit dem Firmennetzwerk und eine weitere für Replikation sowie Heartbeat der beiden Cluster-Knoten untereinander. Dafür empfiehlt der Hersteller möglichst eine direkte Verbindung mit 10 GBit/s, ohne weitere aktive Netzwerkkomponenten zu involvieren. Als zusätzlichen Schutz vor einem Split-Brain-Zustand, in dem beide Cluster-Knoten den Verlust des jeweils anderen annehmen, überwacht eEVOS eine oder mehrere Test-IP-Adressen. Erreicht ein Knoten diese Test-Adressen noch, seinen Replikationspartner aber nicht mehr, übernimmt Knoten 1 den Betrieb.

Backup in Sekundenschnelle

Unter der Haube verwendet eEVOS das Oracle Cluster File System (OCFS2). Neben dem ohnehin standardmäßig unterstützten Thin Provisioning der virtuellen Festplatten von Gastmaschinen glänzt OCFS2 insbesondere mit der Funktion der sogenannten "Reflinks". Diese sorgen für hohe Geschwindigkeit und Platzersparnis bei Snapshots und dem "Instant Backup".

Das ist besonders von Vorteil bei den Dateien virtueller Festplatten, belegen diese doch typischerweise viele GByte. In einem herkömmlichen Dateisystem würde Klonen oder Backup einer VM eine vollständige Kopie und damit eine Verdopplung des Speicherplatzes bedeuten. Dem kann zwar eine nachträgliche Deduplizierung entgegenwirken. Im Fall von Snapshots sieht der herkömmliche Ansatz aber vor, den ursprünglichen Zustand einer virtuellen Festplatte einzufrieren und ab diesem Zeitpunkt alle Änderungen in eine Differencing-Disk zu schreiben. Will der Admin später einen Snapshot entfernen oder die entsprechende Festplatte sichern oder klonen, muss der Hypervisor die ursprüngliche Festplatte und die Differenz zeitaufwändig konsolidieren.

OCFS2 umgeht dies, indem es keine tatsächliche Kopie der Daten anlegt, sondern nur deren Index mit den Verweisen auf Blöcke im Dateisystem kopiert. Im Detail bedeutet dieses auch als "Copy-on-Write" bezeichnete Prinzip, dass eEVOS mithilfe des Dateisystems nicht den kompletten Inhalt einer virtuellen Festplatte kopiert, sondern nur die Inodes, also die Zuordnungstabelle, die auf diesen Inhalt verweist. Die "Instant Backup"-Funktion von eEVOS benötigt so nur Sekunden, um eine VM zu sichern.

Installation lokal oder remote möglich

In unserer Testumgebung wollten wir eEVOS auf zwei Knoten installieren und diese anschließend zu einem Cluster verbinden. Dazu hatten wir das ISO-Abbild der aktuellen Version eEVOS Plus R5 heruntergeladen und damit USB-Sticks für die Installation präpariert. Das gelingt mit dem vom Hersteller empfohlenen "Linux Live USB Creator", aber ebenso mit dem Werkzeug "Rufus".

Wir booteten unsere Hostsysteme von den USB-Sticks und konnten dann die Installation lokal auf der Konsole der Systeme durchführen. Alternativ ging dies auch remote über einen SSH-Client, wie etwa PuTTY. Denn der Stick dient nicht nur als Installationsmedium, sondern auch als Rettungssystem, sollte ein Host nicht mehr korrekt funktionieren. Die Installationsroutine bezieht im Hintergrund per DHCP eine IP-Adresse und öffnet einen SSH-Server, sodass im Notfall auch der Herstellersupport unterstützen kann.

Das Setup bot uns die Sprachen Englisch und Deutsch zur Auswahl an und forderte uns auf, die Lizenzbedingungen zu akzeptieren. Im nächsten Dialogschritt durften wir die Festplatte für das Betriebssystem bestimmen, gefolgt von der ausdrücklichen Warnung, dass die Installation nun sämtliche Daten auf diesem Laufwerk löschen würde. Die Installation selbst nahm weniger als zwei Minuten in Anspruch. Nach dem obligatorischen Neustart zeigte uns das System lokal die URL, unter der wir die Weboberfläche erreichen konnten.

Die lokale textorientierte Konsole, an der wir uns als Benutzer "admin" mit dem Standardkennwort "euronas" anmelden konnten, beschränkte sich auf die Netzwerkkonfiguration. So durften wir zwischen DHCP und statischer IP-Konfiguration wählen und auch mehrere Netzwerkkarten zu einem Bond zusammenfügen. Darüber hinaus blieb uns an dieser Stelle nur, den Server neu zu starten oder herunterzufahren. Die weitere Konfiguration erledigten wir mittels der grafischen Oberfläche, erreichbar unter http://<IP-Adresse-des-Servers>:3733.

Um den Zugriff per HTTPS abzusichern, mussten wir nach erfolgreicher Anmeldung an der Oberfläche unter dem Menüpunkt "Systemadministration / System / Server aktualisieren" eine vom Hersteller bereitgestellte Update-Datei in Form eines TAR. GZ-Archivs mit dem gewünschten Zertifikat darin hochladen. Nach Auskunft von euroNAS soll sich dies mit einem der kommenden Updates auch direkt über die Oberfläche erledigen lassen.

Grundkonfiguration schnell erledigt

Auch per Webzugang konnten wir uns als Benutzer "admin" mit Standardkennwort authentifizieren und das Passwort anschließend im Bereich "Sicherheit / Benutzerverwaltung" ändern. Dort konnten wir zudem weitere Benutzer und Gruppen anlegen, wobei eEVOS die Rollen "Admin" und "Benutzer" unterscheidet. Nur Admins erhalten Zugang zur Weboberfläche und dürfen den Server verwalten. Benutzer können, entsprechende Berechtigungen vorausgesetzt, lesend oder schreibend auf die Netzlaufwerke zugreifen. Alternativ zu lokalen Benutzerkonten integriert sich eEVOS unter "Sicherheit / Domäne / Arbeitsgruppe" in ein Active Directory. Im nächsten Schritt konfigurierten wir die Netzwerkkarten unserer beiden Knoten im Bereich "Netzwerk" zur Verwendung statischer IP-Adressen.

Im Bereich "Storage-Verwaltung / Festplattenverwaltung" initialisierten wir die zusätzlichen Festplatten. Für den produktiven Einsatz empfiehlt sich im Hinblick auf Leistung und Ausfallsicherheit natürlich ein RAID-Verbund. Hier bietet die Oberfläche zwei Bereiche für Hardware- und Software-RAID, außerdem die Option, ein Cache-Tiering mit schnellen SSDs als primärem Speicher und Cache sowie normalen HDDs zu konfigurieren. Mangels weiterer physischer Festplatten sollten im Rahmen unseres Tests aber einzelne SSDs als Speicher für VMs, Backups und ISO-Images ausreichen. Auch auf die Konfiguration von iSCSI-Initiatoren verzichteten wir und beließen es beim lokalen Speicher unserer Hosts.

Aktiv-Aktiv-Cluster zügig aufgebaut

Damit hatten wir die Voraussetzung zur weiteren Konfiguration der Systeme geschaffen. Die Weboberfläche eines frisch installierten Systems bietet die Optionen, eine neue Konfiguration als eigenständigen Knoten oder gleich als hochverfügbaren Cluster zu erstellen oder Verbindung zu einem existierenden Server aufzunehmen. Somit ist es grundsätzlich möglich, zunächst mit einem einzelnen Knoten zu starten und den zweiten zur Komplettierung eines Clusters zu einem späteren Zeitpunkt zu ergänzen.

Wir konfigurierten unseren Cluster-Verbund aber direkt in einem Rutsch. Der Assistent erfragte hierzu für beide Knoten die IP-Adressen für das Firmennetzwerk sowie die Replikation. eEVOS schließt diesen Vorgang nur ab, wenn jeweils zwei unterschiedliche Netzwerkkarten zur Verfügung stehen.

Anschließend konnten wir uns im allgemeinen Dashboard unter dem Punkt "Systeminformationen" sowie auch unter "HA Cluster / Cluster Status" von der ordnungsgemäßen Funktion beider Knoten überzeugen und ein Spiegellaufwerk erstellen (Bild 1). Bei der Verwendung von lokalen Platten in den Hosts kümmert sich eEVOS darum, den Speicher laufend synchron zu halten und stellt das Spiegellaufwerk unter einer separaten IP-Adresse als SMB-Freigabe bereit. Dort konnten wir ISO-Images zur Installation von VMs ablegen. Alternativ bindet die Weboberfläche unter "VM-Administration / ISO Quellen" eine anderweitige SMB-Freigabe mit ISO-Images ein. Damit waren nun alle Voraussetzung geschaffen, um erste VMs an den Start zu bringen.

Breite Unterstützung für Linux und Windows

Unter dem Menüpunkt "VM-Administration / VM-Manager" wählten wir aus der horizontalen Menüleiste im Hauptbereich des Fensters die Aktion "Neue VM erstellen". Der Assistent fragte zunächst nach dem Namen und der Familie des Gastbetriebssystems – Windows oder Linux. Davon abhängig durften wir im Dropdown-Feld darunter die gewünschte Version des Betriebssystems auswählen, im Fall von Windows die Clients von Windows 7 bis 10 sowie die Server von 2008 bis 2019.

Im Fall von Linux standen neben dem hauseigenen Storage-Server "euroNAS" die Distributionen Red Hat, Fedora, SUSE SLES, OpenSUSE, CentOS und Debian zur Wahl. Wir entschieden uns für Letzteres, da wir Ubuntu 20.04.1 LTS (Focal Fossa) als Abkömmling von Debian installieren wollten. Daraufhin wählten wir den lokalen Storage als Ziel für die virtuelle Festplatte der VM und im Folgenden den gewünschten Laufwerks-typ. Der ist entweder "Thin Provisioned" für eine effektive Nutzung des Speichers oder aber "RAW" für die beste Performance, was jedoch auch größeren Speicherplatzbedarf und langsamere Sicherungen zur Folge hätte.

Daher entschieden wir uns für die erste Option und beließen den Cache bei der Voreinstellung "Writethrough" für gute Performance und minimales Risiko bei Stromausfall oder Crash. Die Option "Writeback" liefert zwar höhere Performance, kommt allerdings auch mit dem Risiko von Datenverlust bei einem Ausfall des Hosts daher.

Im nächsten Schritt wählten wir das ISO-Image von Ubuntu 20.04.1 in der 64-Bit-Desktopvariante. Der folgende Dialog erledigte die Zuweisung von CPU-Sockeln und -Kernen sowie Arbeitsspeicher und virtuellen Netzwerkadaptern. Anschließend konnten wir die VM starten und mittels des Bildschirm-Icons in der Übersicht des VM-Managements die Konsole der Maschine öffnen. eEVOS verwendet dazu VNC ohne Bedarf für einen separaten Client. Die Weboberfläche öffnet die Ansicht der Konsole in einem separaten Browser-Tab mit der Möglichkeit, "Strg+Alt+Entf" und weitere Tastenkombinationen an die virtuelle Maschine zu senden.

Manuelle Integration von Windows-Treibern notwendig

Die Konfiguration einer weiteren VM unter Windows Server 2019 lief innerhalb der Weboberfläche ganz ähnlich ab. Im Installationsprozess von Windows selbst begegnete uns dann jedoch die Besonderheit, dass das Betriebssystem im Gegensatz zu Linux ab Werk keine VirtIO-Treiber für KVM mitbringt.

Die Liste der lokalen Datenträger zur Installation blieb somit zunächst leer und wir mussten den passenden Treiber manuell auswählen, was euroNAS in der Anleitung auf seiner Webseite einfach nachvollziehbar beschreibt.

Neben einem virtuellen CD-Laufwerk mit dem Windows-Installationsmedium hatte eEVOS automatisch ein weiteres CD-Laufwerk mit einem Treiber-ISO-Image angehängt, in dem wir den Treiber fanden. Windows erkannte daraufhin den virtuellen "Red Hat VirtIO SCSI Controller" und wir konnten die Installation fortsetzen. Nach erfolgreich beendeter Installation wiederholten wir diesen Vorgang für den "Red Hat VirtIO Ethernet Adapter" und zwei weitere Komponenten (Bild 2). Dazu meldeten wir uns über die Konsole an der Maschine an und aktualisierten manuell über den Geräte-Manager in der Computerverwaltung die Treiber der nicht erkannten Komponenten – wiederum über das Image der von eEVOS bereitgestellten Treiber-CD.

Alternativ zur Neuinstallation importiert eEVOS unter "VM-Administration / VM Import" Maschinen aus verschiedenen Formaten. Als Quellen dienen virtuelle Festplatten und Vorlagen der Plattformen KVM, Xen(Server), VMware sowie Hyper-V. Für den Import reicht es, die jeweilige Datei auf das Spiegellaufwerk zu legen. Windows-Maschinen, die von anderen Plattformen stammen, starten wie ein frisch installiertes System ohne Virt-IO-Treiber und wir mussten die Treiber innerhalb der VM über den Geräte-Manager manuell aktualisieren, um maximale Leistung zu erreichen.

Migration, Klonen und Snapshots in Sekunden

Im Bereich des VM-Managements konnten wir einsehen, welche VM auf welchem Cluster-Knoten lief, und diese auch über das horizontale Menü auf den jeweils anderen Cluster-Knoten migrieren (Bild 3). Dies funktionierte komplikationslos und in Sekundenschnelle. Über den Menüpunkt der "Tools" erhielten wir Einblick in die Verteilung der Ressourcen im Cluster, konnten VMs in einen anderen Storage-Bereich migrieren und auch festlegen, welche VMs nach einem Neustart der Server automatisch starten sollen.

Als besonders schnell und flexibel erwiesen sich dank der Reflinks die Funktionen Klonen und Snapshots von VMs. Beide erreichten wir über die Einstellungen der VMs auf der Registerkarte "VM Info". Dort konnten wir jede VM starten, stoppen, hart ausschalten oder zurücksetzen und auch eine neue VM als Klon der bestehenden Maschine erzeugen. Hier und auch über das entsprechende Icon in der Spalte "Optionen" in der Übersicht der VMs erreichten wir die Verwaltung der Snapshots. Wir konnten Snapshots erstellen, die auf Wunsch nicht nur die Festplatte, sondern auch den Arbeitsspeicher einer VM umfassen, Snapshots löschen oder die VM auf den Stand eines Snapshots zurücksetzen. Weiterhin können auch Snapshots als Klon-Vorlagen für neue VMs dienen. All diese Operationen arbeiteten im Test komplikationslos und benötigten jeweils nur wenige Sekunden.

Beim Klonen ist allerdings zu berücksichtigen, dass eEVOS Klone nur mit einer neuen MAC-Adresse versieht, nicht aber mit einer komplett neuen Identität. Für Windows bedeutet dies, dass die SID einer geklonten Maschine mittels Sysprep oder anderen Tools zurückzusetzen ist.

Mit zwei Backupoptionen alle Fälle abgedeckt

Für Sicherung und Wiederherstellung bringt eEVOS gleich zwei Funktionen mit. Die Empfehlung des Herstellers lautet, beide in Kombination einzusetzen. Doch warum und wie unterscheiden sich die beiden Backup-Funktionen? Zum einen sorgt das "Instant Backup", ebenfalls mithilfe der Reflinks, für sehr schnelle und platzsparende Sicherungen für den Fall, dass einzelne VMs Schaden nehmen. So erstellten wir für einzelne oder auch gleich für alle VMs sogenannte "Recovery Images", und konnten dies auch nach einem Zeitplan täglich oder an ausgewählten Wochentagen zu einer bestimmten Uhrzeit automatisieren.

Anschließend ließ sich dann eine VM als Ganzes auf ein solches Image zurücksetzen. Äußerst praktisch war darüber hinaus die Option, einzelne Dateien aus einem Image wiederherzustellen. Sobald wir diese Option aus der Liste der Recovery Images einer VM wählten, stellte eEVOS die im Image enthaltenen Partitionen im Unterordner "Recovery" des Spiegellaufwerks bereit, sodass wir direkt per SMB-Zugriff Dateien und Ordner aus dem Image kopieren konnten – all dies wiederum in nur wenigen Sekunden.

Das Instant Backup ist somit ein nützliches Werkzeug im Umgang mit VMs, jedoch keine Versicherung gegen einen Ausfall des Clusters. Daher bietet eEVOS zusätzlich klassische Backup-Optionen. Dabei schreibt eEVOS die Sicherungen der VMs nach einem Zeitplan automatisch in eine SMB-Freigabe auf einem anderen Server. Alternativ stellt das System die VMs in einem separaten Unterordner des Spiegellaufwerks bereit, sodass eine beliebige Backupsoftware eines Drittanbieters sie von dort sichern kann. In beiden Fällen setzt eEVOS auf Deduplizierung, um Platz zu sparen.

Fazit

Wo anderweitige Virtualisierungslösungen Werkzeuge von Drittanbietern erfordern, kann eEVOS punkten und bietet Betrieb und Backup von virtuellen Maschinen aus einer Hand – dies sogar hochverfügbar und ohne Shared Storage zu erfordern. Das Ganze erwies sich dank der Weboberfläche als schnell konfiguriert und intuitiv bedienbar. Besonders überzeugen konnte die Instant-Backup-Funktion. Diese arbeitet ebenso platzsparend wie schnell. Per SMB-Zugriff auf eines der Recovery Images lassen sich verlorene Dateien selbst aus einer VM, die nicht mehr starten mag, in kürzester Zeit wiederherstellen.

Produkt	Virtualisierungsplattform zum Betrieb von VMs inklusive Backups und Storage.
Hersteller	euroNAS GmbH https://euronas.com/product/enterprise-virtualization-os-plus/
Preis	Die Lizenzierung erfolgt pro benutztem CPU-Sockel: Ein Sockel (ein Server mit einer CPU): 775 Euro Zwei Sockel (zwei Server mit je einer CPU oder ein Server mit zwei CPUs): 1550 Euro Vier CPU-Sockel (zwei Server mit je zwei CPUs oder ein Server mit vier CPUs): 3100 Euro Acht CPU-Sockel (zwei Server mit je vier CPUs): Preis auf Anfrage Support-Optionen (Preise pro Jahr und Knoten/Server): Silber-Support kostet 440 Euro, Gold-Support 670 Euro
Systemanforderungen	Hardware: Mindestens ein 64-Bit-Prozessor mit Unterstützung für Hardwarevirtualisierung Intel VT-x oder AMD-V; Multi-Core-Prozessoren oder mehrere Prozessoren vom Typ Intel Xeon oder AMD Epyc empfohlen; maximal 160 CPU-Kerne; ein Laufwerk von mindestens 20 GByte Größe für den Hypervisor und ein weiteres für VMs, RAID-Controller empfohlen; im Cluster-Betrieb zwei NICs; breite Unterstützung an RAID-Controllern und NICs. Unterstützte Gastbetriebssysteme: Microsoft Windows 7/8.x/10, Microsoft Windows Server 2008 bis 2019, RHEL 6.x/7.x, CentOS 6.x/7.x, Fedora Workstation/ Server 23, Debian Jessie/Wheezy, Ubuntu Desktop 14.04 LTS/15.10/18/20.04.1 LTS, Ubuntu Server 14.04 LTS/18.04 LTS/20.04.1 LTS, euroNAS Premium Ultra, euroNAS-HA-Cluster
Technische Daten	https://www.it-administrator.de/downloads/datenblaetter

euroNAS eEVOS Plus R5