In der Welt der Virtualisierung und IT-Infrastruktur stoßen wir oft auf Begriffe, die auf den ersten Blick komplex erscheinen oder Missverständnisse hervorrufen. Eine solche Verständnisfrage, die immer wieder auftaucht, betrifft die Kombination von iSCSI und Hyper-V Clustern. Viele stellen sich die Frage: Bedeutet ein „iSCSI Cluster” eine spezielle Form von iSCSI-Speicher, der selbst geclustert ist, oder wie fügt sich iSCSI in ein hochverfügbares Hyper-V-Szenario ein? Die Antwort ist entscheidend für das Design robuster und effizienter virtueller Umgebungen. Dieser Artikel räumt mit den Missverständnissen auf und erklärt detailliert, wie iSCSI als Rückgrat für die Shared Storage-Anforderungen eines Hyper-V Clusters dient, um Hochverfügbarkeit und Skalierbarkeit zu gewährleisten.
### Was ist iSCSI eigentlich? Eine kurze Auffrischung
Bevor wir uns dem Zusammenspiel widmen, ist es essenziell, die Grundlagen von iSCSI zu verstehen. iSCSI steht für „Internet Small Computer System Interface” und ist ein Standard, der es ermöglicht, SCSI-Befehle über ein IP-Netzwerk zu senden. Vereinfacht ausgedrückt, erlaubt iSCSI, Speichermedien über normale Ethernet-Netzwerke so zu nutzen, als wären sie direkt an den Server angeschlossen.
Die wichtigsten Komponenten sind:
* iSCSI Initiator: Das ist die Software (oder Hardware-Adapter) auf einem Server (z.B. einem Hyper-V Host), die eine Verbindung zum iSCSI Target herstellt. Sie „initiiert” die Speicheranfragen.
* iSCSI Target: Dies ist der Speicher-Server (z.B. ein SAN – Storage Area Network), der die Speicherdienste bereitstellt. Er „beantwortet” die Anfragen des Initiators.
* LUN (Logical Unit Number): Eine LUN ist eine logische Repräsentation einer Festplatte, die vom iSCSI Target bereitgestellt wird. Ein Initiator sieht eine LUN als eine lokale Festplatte, die er formatieren und nutzen kann.
Der große Vorteil von iSCSI liegt darin, dass es Standard-Ethernet-Netzwerke nutzt, was es zu einer kostengünstigeren Alternative zu Fibre Channel SANs macht, während es dennoch eine hohe Leistung und Flexibilität bietet.
### Warum Hyper-V Cluster? Hochverfügbarkeit als Ziel
Microsoft Hyper-V ist eine weit verbreitete Virtualisierungsplattform, die es Unternehmen ermöglicht, mehrere virtuelle Maschinen (VMs) auf einem einzigen physischen Server zu betreiben. Während ein einzelner Hyper-V Host für kleinere Umgebungen ausreichen mag, sind für geschäftskritische Anwendungen und maximale Betriebssicherheit Hyper-V Cluster unerlässlich.
Ein Hyper-V Cluster, genauer gesagt ein Windows Server Failover Cluster (WSFC), der für Hyper-V konfiguriert ist, bietet folgende entscheidende Vorteile:
* Hochverfügbarkeit: Fällt ein physischer Host aus, werden die darauf laufenden VMs automatisch oder manuell auf einem anderen Host im Cluster neu gestartet. Dies minimiert Ausfallzeiten erheblich.
* Ausfallsicherheit: Planbare Wartungsarbeiten können ohne Unterbrechung des Betriebs durchgeführt werden, indem VMs per Live Migration auf andere Hosts verschoben werden.
* Ressourcenoptimierung: VMs können flexibel auf die am besten geeigneten Hosts verteilt werden, um die Hardware optimal auszulasten.
Der Schlüssel für all diese Funktionen ist das Shared Storage. Alle Hosts im Hyper-V Cluster müssen Zugriff auf denselben Speicher haben, auf dem die virtuellen Maschinen und ihre Konfigurationsdateien liegen. Ohne Shared Storage kann eine VM nach einem Host-Ausfall nicht auf einem anderen Host neu gestartet werden, da dieser keinen Zugriff auf die benötigten Daten hätte.
### Die Rolle von iSCSI im Hyper-V Cluster – Das Zusammenspiel
Hier kommt iSCSI ins Spiel. Ein „iSCSI Cluster” ist in den meisten Fällen kein Cluster, der *aus* iSCSI-Komponenten besteht, sondern ein Cluster (in diesem Fall der Hyper-V Cluster), der iSCSI als Shared Storage-Technologie nutzt. Die iSCSI-Speicherlösung *selbst* kann zwar auch hochverfügbar (z.B. mit redundanten Controllern) ausgelegt sein, aber die „Clusterbildung” findet auf der Hyper-V-Ebene statt.
iSCSI bietet die ideale Plattform, um die Shared Storage-Anforderungen eines Hyper-V Clusters kostengünstig und leistungsfähig zu erfüllen. Es ermöglicht den Hyper-V Hosts, auf die LUNs des iSCSI Targets zuzugreifen, als wären es lokale Festplatten. Da alle Hosts auf dieselben LUNs zugreifen können, sind die Voraussetzungen für einen Hyper-V Failover Cluster gegeben.
### Architektur: So wird’s gemacht – Schritt für Schritt (Konzeptionell)
Um einen Hyper-V Cluster mit iSCSI-Speicher aufzubauen, sind mehrere Schritte und Komponenten notwendig.
#### 1. Die iSCSI Storage-Einheit (Target)
Zuerst benötigen Sie ein iSCSI Target. Dies kann sein:
* Ein dediziertes SAN (Storage Area Network) von Herstellern wie Dell EMC, NetApp, HPE oder QNAP/Synology, das iSCSI unterstützt.
* Ein Windows Server, auf dem die iSCSI Target Server-Rolle installiert und konfiguriert wurde, möglicherweise in Kombination mit Storage Spaces Direct (S2D) für höhere Verfügbarkeit des Targets selbst.
* Ein NAS-System mit iSCSI-Unterstützung.
Das iSCSI Target muss LUNs bereitstellen, die als virtuellen Festplatten für die Hyper-V Hosts dienen. Idealerweise sollte das iSCSI Target selbst über Redundanz (z.B. RAID-Konfiguration, duale Controller, redundante Netzteile) verfügen, um einen Single Point of Failure zu vermeiden.
#### 2. Die Hyper-V Host-Server (Initiatoren)
Sie benötigen mindestens zwei physische Server, auf denen die Hyper-V-Rolle installiert ist. Diese Server werden die iSCSI Initiatoren sein und die Knoten des zukünftigen Hyper-V Clusters bilden.
#### 3. Netzwerk-Infrastruktur
Dies ist ein kritischer Punkt. Für optimale Leistung und Redundanz sollten Sie:
* Dedizierte Netzwerkkarten für den iSCSI-Verkehr auf jedem Hyper-V Host verwenden.
* Idealerweise zwei separate NICs pro Host für iSCSI, um Multipathing I/O (MPIO) zu ermöglichen.
* Ein dediziertes Netzwerk (oder VLAN) für den iSCSI-Verkehr einrichten, getrennt vom Management- und VM-Netzwerk. Dies reduziert Latenz und erhöht die Sicherheit.
* Schnelle Netzwerkkomponenten (mindestens 10 Gigabit Ethernet (GbE) oder höher) verwenden, um Engpässe zu vermeiden.
#### 4. iSCSI Initiator-Konfiguration auf den Hyper-V Hosts
Auf jedem Hyper-V Host muss der integrierte Microsoft iSCSI Initiator konfiguriert werden:
* Den Dienst starten und auf automatischen Start einstellen.
* Die IP-Adressen der iSCSI Targets hinzufügen.
* Eine Verbindung zu den bereitgestellten LUNs herstellen. Dies kann mit CHAP-Authentifizierung gesichert werden.
* Sicherstellen, dass auf jedem Host dieselben LUNs sichtbar sind und als Datenträger erscheinen.
#### 5. Bereitstellung der LUNs
Das iSCSI Target wird nun die benötigten LUNs den Hyper-V Hosts präsentieren. Für einen Hyper-V Cluster sind typischerweise mehrere LUNs erforderlich:
* Eine oder mehrere LUNs für die Cluster Shared Volumes (CSV), auf denen die VHDX-Dateien der VMs gespeichert werden.
* Eine kleine LUN als Zeugen-Datenträger (Witness Disk) für den Cluster-Quorum (optional, oft durch Cloud Witness oder Dateifreigabe ersetzt).
#### 6. Failover Clustering Konfiguration
Nachdem alle Hyper-V Hosts die iSCSI LUNs sehen, kann der Windows Server Failover Cluster erstellt werden:
* Installieren Sie die Failover Clustering-Funktion auf allen Hyper-V Hosts.
* Erstellen Sie einen neuen Cluster und fügen Sie die Hyper-V Hosts als Knoten hinzu.
* Führen Sie den Cluster-Validierungsbericht aus, um sicherzustellen, dass alle Konfigurationen korrekt sind (insbesondere Speicher- und Netzwerkkonfigurationen).
* Formatieren Sie die für CSVs vorgesehenen LUNs (typischerweise mit ReFS oder NTFS) und fügen Sie sie als Cluster Shared Volumes zum Cluster hinzu. CSVs sind entscheidend, da sie mehreren Clusterknoten den gleichzeitigen Zugriff auf denselben Speicher ermöglichen, was für Live Migration unerlässlich ist.
#### 7. Virtuelle Maschinen (VMs)
Nun können Sie virtuelle Maschinen auf den Cluster Shared Volumes erstellen und konfigurieren. Da die VMs auf dem gemeinsamen iSCSI-Speicher liegen, kann der Hyper-V Cluster bei einem Ausfall eines Hosts die VMs auf einem anderen Host im Cluster neu starten oder sie per Live Migration verschieben, ohne dass es zu einer spürbaren Unterbrechung kommt.
### Best Practices und wichtige Überlegungen
Um die maximale Leistung und Hochverfügbarkeit aus Ihrem iSCSI-basierten Hyper-V Cluster herauszuholen, sollten Sie folgende Punkte beachten:
* Netzwerktrennung: Wie bereits erwähnt, ist ein dediziertes Netzwerk für iSCSI unerlässlich. Trennen Sie dieses physikalisch oder logisch (VLANs) von anderen Netzwerktypen (Management, VM-Netzwerk, Live Migration-Netzwerk). Dies verhindert Konflikte, reduziert Latenz und erhöht die Sicherheit.
* Multipathing I/O (MPIO): Konfigurieren Sie MPIO auf allen Hyper-V Hosts. MPIO ermöglicht es, mehrere Netzwerkpfade (z.B. über zwei verschiedene Netzwerkkarten) zum selben iSCSI Target zu nutzen. Dies erhöht die Bandbreite und bietet Redundanz: Fällt ein Netzwerkpfad aus, übernimmt der andere Pfad nahtlos, ohne Unterbrechung des Dienstes.
* Jumbo Frames: Wenn Ihre Netzwerkinfrastruktur (Switches, NICs) Jumbo Frames unterstützt, aktivieren Sie diese. Jumbo Frames (größere Ethernet-Pakete, z.B. 9000 Byte statt 1500 Byte) können den Durchsatz erhöhen und die CPU-Auslastung reduzieren, da weniger Pakete verarbeitet werden müssen. Stellen Sie sicher, dass alle Komponenten im iSCSI-Pfad (Initiator, Switch, Target) dafür konfiguriert sind.
* NIC Teaming/LAGG: Für zusätzliche Redundanz und Bandbreiten-Aggregation auf der Netzwerkseite können Sie NIC Teaming auf den Netzwerkkarten, die nicht für iSCSI verwendet werden (z.B. für VM-Verkehr), konfigurieren. Für iSCSI selbst ist MPIO die bevorzugte Methode.
* Leistung (Performance):
* Verwenden Sie schnelle Speichermedien im iSCSI Target (z.B. SSDs oder performante HDDs in RAID-Verbünden).
* Setzen Sie auf 10GbE-Netzwerkkarten oder schneller.
* Optimieren Sie die Warteschlangentiefe (Queue Depth) der iSCSI-Adapter, falls vom Hersteller des SAN empfohlen.
* Sicherheit: Verwenden Sie CHAP-Authentifizierung (Challenge-Handshake Authentication Protocol) für iSCSI-Verbindungen, um sicherzustellen, dass nur autorisierte Initiatoren auf das Target zugreifen können. In Umgebungen mit hohen Sicherheitsanforderungen kann IPsec für die iSCSI-Verbindungen in Betracht gezogen werden.
* iSCSI Target Redundanz: Stellen Sie sicher, dass das iSCSI Target selbst keine Single Point of Failure darstellt. Dies beinhaltet RAID für die Festplatten, redundante Controller, redundante Netzteile und idealerweise zwei separate Netzwerkausgänge, die mit verschiedenen Switches verbunden sind.
* Monitoring: Implementieren Sie ein umfassendes Monitoring für Ihre iSCSI-Verbindungen und den Zustand des Speichers, um potenzielle Probleme frühzeitig zu erkennen.
### Vorteile von iSCSI für Hyper-V Cluster
* Kosteneffizienz: Nutzung von Standard-Ethernet-Hardware reduziert die Anschaffungskosten im Vergleich zu Fibre Channel.
* Flexibilität und Skalierbarkeit: Einfache Erweiterung der Speicherkapazität und Hinzufügen von Hyper-V Hosts zum Cluster.
* Verwaltung: Für Administratoren, die bereits mit IP-Netzwerken vertraut sind, ist die Konfiguration und Verwaltung von iSCSI oft intuitiver.
* Gute Leistung: Mit der richtigen Netzwerkinfrastruktur (10GbE+, MPIO, Jumbo Frames) kann iSCSI eine hervorragende Leistung für virtualisierte Umgebungen bieten.
### Potenzielle Herausforderungen
* Netzwerklatenz: Eine schlecht konfigurierte oder überlastete Netzwerkinfrastruktur kann zu Leistungseinbußen führen.
* Komplexität der Konfiguration: Die korrekte Konfiguration von MPIO, Netzwerktrennung und Jumbo Frames erfordert Sorgfalt und Fachwissen.
* Abhängigkeit von der Netzwerkqualität: iSCSI ist stark von der Stabilität und Leistung des zugrunde liegenden IP-Netzwerks abhängig.
### Fazit
Die Frage nach dem „iSCSI Cluster” für Hyper-V Cluster ist geklärt: Es geht nicht darum, den iSCSI-Speicher selbst zu „clustern” (obwohl dieser hochverfügbar sein sollte), sondern iSCSI als die entscheidende Shared Storage-Technologie zu nutzen, die einem Hyper-V Failover Cluster die nötige Grundlage für Hochverfügbarkeit, Ausfallsicherheit und Live Migration bietet. Durch die sorgfältige Planung und Implementierung einer robusten iSCSI-Infrastruktur können Unternehmen eine leistungsstarke, flexible und kostengünstige Virtualisierungsumgebung schaffen, die den modernen Anforderungen an Verfügbarkeit und Performance gerecht wird. iSCSI ist somit ein unverzichtbarer Bestandteil vieler erfolgreicher Hyper-V Cluster-Implementierungen.