REL10-BP01 Bereitstellen des Workloads an mehreren Standorten - Säule „Zuverlässigkeit“
ImplementierungsleitfadenRessourcen

REL10-BP01 Bereitstellen des Workloads an mehreren Standorten

Verteilen Sie die Workload-Daten und -Ressourcen über mehrere Availability Zones oder ggf. über mehrere AWS-Regionen. Die Standorte können so vielfältig wie nötig sein.

Eins der grundlegenden Prinzipien für das Servicedesign in AWS ist die Vermeidung von Single Points of Failure in der zugrunde liegenden physischen Infrastruktur. Dies treibt uns an, Software und Systeme zu entwickeln, die mehrere Availability Zones verwenden und Schutz beim Ausfall einer einzelnen Region bieten. Außerdem sollen Systeme gegen den Ausfall einzelner Compute-Knoten, einzelner Speicher-Volumes oder einzelner Instances einer Datenbank geschützt sein. Bei der Entwicklung eines Systems, das auf redundanten Komponenten basiert, muss gewährleistet sein, dass die Komponenten unabhängig voneinander betrieben werden und im Falle von AWS-Regionen autonom sind. Die Vorteile theoretischer Verfügbarkeitsberechnungen mit redundanten Komponenten sind nur anwendbar, wenn diese Voraussetzung erfüllt ist.

Availability Zones (AZs)

AWS-Regionen bestehen aus mehreren voneinander unabhängigen Availability Zones. Die einzelnen Availability Zones sind durch eine signifikante physische Distanz voneinander getrennt, um korrelierte Fehlerszenarios aufgrund von Umweltgefahren wie Feuer, Überflutungen und Tornados zu vermeiden. Jede Availability Zone verfügt außerdem über eine unabhängige physische Infrastruktur: eigene Verbindungen zur Stromversorgung, unabhängige Backup-Stromquellen, unabhängige mechanischen Services und unabhängige Netzwerkkonnektivität innerhalb der Availability Zone und darüber hinaus. Durch dieses Design bleiben Fehler in einem dieser Systeme auf die jeweils betroffene AZ beschränkt. Trotz ihrer geografischen Verteilung befinden sich Availability Zones in demselben regionalen Bereich, wodurch Netzwerke mit hohem Durchsatz und geringer Latenz ermöglicht werden. Die gesamte AWS-Region (über alle Availability Zones, die aus mehreren physisch unabhängigen Rechenzentren bestehen) kann wie ein logisches Bereitstellungsziel für Ihren Workload behandelt werden. Dies umfasst auch die Möglichkeit zum synchronen Replizieren von Daten (z. B. zwischen Datenbanken). So können Sie Availability Zones in einer Aktiv-Aktiv- oder einer Aktiv-Standby-Konfiguration nutzen.

Availability Zones sind voneinander unabhängig. Daher erhöht sich die Workload-Verfügbarkeit, wenn in der Architektur des Workloads mehrere Zonen verwendet werden. Einige AWS-Services (darunter auch die Amazon EC2-Instance-Datenebene) werden als strikte zonale Services bereitgestellt, die von denselben Fehlern betroffen sind wie die Availability Zone, in der sie sich befinden. Amazon EC2-Instances in den anderen AZs sind hingegen nicht betroffen und weiterhin funktionsfähig. Wenn entsprechend ein Fehler in einer Availability Zone zum Ausfall einer Amazon Aurora-Datenbank führt, kann eine Auslese-Replikat-Aurora-Instance in einer nicht betroffenen AZ automatisch zur primären Instance hochgestuft werden. Regionale AWS-Services wie Amazon DynamoDB wiederum verwenden intern mehrere Availability Zones in einer Aktiv-Aktiv-Konfiguration, um die Verfügbarkeitsdesignziele für den jeweiligen Service zu erfüllen, ohne dass Sie die AZ-Platzierung konfigurieren müssen.

Diagramm einer mehrstufigen Architektur, die in drei Availability Zones bereitgestellt wird. Amazon S3 und Amazon DynamoDB nutzen immer automatisch mehrere AZs. Auch der ELB wird in allen drei Zonen bereitgestellt.

Abbildung 9: Mehrstufige Architektur, die in drei Availability Zones bereitgestellt wird. Amazon S3 und Amazon DynamoDB nutzen immer automatisch mehrere AZs. Auch der ELB wird in allen drei Zonen bereitgestellt.

Während Amazon EBS-Steuerebenen in der Regel die Möglichkeit bieten, Ressourcen innerhalb der gesamten Region (also in mehreren Availability Zones) zu verwalten, haben bestimmte Steuerebenen (wie AWS und Amazon EC2) die Fähigkeit, Ergebnisse in eine einzelne Availability Zone zu filtern. Wenn dies erledigt ist, wird die Anfrage nur in der angegebenen Availability Zone verarbeitet; dies reduziert die Wahrscheinlichkeit von Ausfällen in anderen Availability Zones. Dieses AWS CLI-Beispiel veranschaulicht das Abrufen von Amazon EC2-Instance-Informationen ausschließlich aus der Availability Zone „us-east-2c“: 

 AWS ec2 describe-instances --filters Name=availability-zone,Values=us-east-2c

AWS Local Zones

AWS Local Zones verhalten sich ähnlich wie Availability Zones innerhalb ihrer jeweiligen AWS-Region. Sie können als Platzierungsstandort für zonale AWS-Ressourcen wie Subnetze und EC2-Instances ausgewählt werden. Das Besondere daran ist, dass sie sich nicht in der zugehörigen AWS-Region befinden, sondern in der Nähe großer Ballungsräume, Industrie- und IT-Zentren, in denen derzeit keine AWS-Region vorhanden ist. Sie sorgen dennoch für eine sichere Verbindung mit hoher Bandbreite zwischen lokalen Workloads in der lokalen Zone und Workloads in der AWS-Region. Sie sollten AWS Local Zones verwenden, um Workloads mit Anforderungen an eine geringe Latenz näher bei Ihren Benutzern bereitzustellen.

Amazon Global Edge Network

Amazon Global Edge Network besteht aus Edge-Standorten in Städten auf der ganzen Welt. Amazon CloudFront nutzt dieses Netzwerk, um Inhalte mit geringerer Latenz für Endbenutzer bereitzustellen. Mit AWS Global Accelerator können Sie Ihre Workload-Endpunkte an diesen Edge-Standorten erstellen, um ein Onboarding in das globale AWS-Netzwerk in der Nähe Ihrer Benutzer zu ermöglichen. Amazon API Gateway können Sie Edge-optimierte API-Endpunkte mithilfe einer CloudFront-Verteilung verwenden, um den Client-Zugriff über den nächstgelegenen Edge-Standort zu erleichtern.

AWS-Regionen

AWS-Regionen sind autonom konzipiert. Daher können Sie dedizierte Kopien von Services für jede Region bereitstellen, um einen multiregionalen Ansatz zu verwenden.

Ein multiregionaler Ansatz wird häufig für Strategien der Notfallwiederherstellung eingesetzt, um Wiederherstellungsziele zu erfüllen, falls einmalige Ereignisse mit großer Reichweite auftreten. Siehe Planung der Notfallwiederherstellung für weitere Informationen zu diesen Strategien. Hier liegt der Schwerpunkt allerdings auf der Verfügbarkeit, wobei versucht wird, ein mittleres Betriebszeitziel über einen längeren Zeitraum zu erreichen. Wenn eine hohe Verfügbarkeit angestrebt wird, ist eine multiregionale Architektur normalerweise Aktiv-Aktiv konzipiert. Dabei sind die einzelnen Servicekopien (in den jeweiligen Regionen) aktiv (und bearbeiten Anfragen).

Empfehlung

Die Verfügbarkeitsziele für die meisten Workloads können mithilfe einer Multi-AZ-Strategie innerhalb einer einzelnen AWS-Region erfüllt werden. Ziehen Sie multiregionale Architekturen nur in Betracht, wenn für Workloads extreme Verfügbarkeitsanforderungen gelten oder andere Unternehmensziele eine solche Architektur erforderlich machen.

AWS bietet Ihnen die Möglichkeit, Services regionsübergreifend zu betreiben. AWS stellt beispielsweise eine fortlaufende asynchrone Datenreplikation mit Amazon S3-Replikation (Amazon Simple Storage Service), Amazon RDS-Lesereplikaten (u. a. Aurora-Lesereplikaten) und globalen Amazon DynamoDB-Tabellen bereit. Bei der fortlaufenden Replikation sind Versionen Ihrer Daten für die fast sofortige Nutzung in jeder aktiven Region verfügbar.

Mit AWS CloudFormation können Sie Ihre Infrastruktur definieren und einheitlich in AWS-Konten und AWS-Regionen bereitstellen. AWS CloudFormation StackSets erweitern diese Funktionen, indem Sie AWS CloudFormation-Stacks mit nur einem Vorgang in verschiedenen Konten und Regionen erstellen, aktualisieren oder löschen können. Bei Amazon EC2-Instance-Bereitstellungen wird ein AMI (Amazon Machine Image) verwendet, um Informationen wie die Hardwarekonfiguration und installierte Software bereitzustellen. Sie können eine Amazon EC2 Image Builder-Pipeline implementieren, die die benötigten AMIs erstellt, und diese in Ihre aktiven Regionen kopieren. Diese goldenen AMIs enthalten alles, was Sie zum Bereitstellen und Skalieren von Workloads in neuen Regionen benötigen.

Zum Weiterleiten von Datenverkehr ermöglichen sowohl Amazon Route 53 als auch AWS Global Accelerator das Definieren von Richtlinien, die angeben, welche Benutzer zu welchem aktiven regionalen Endpunkt geleitet werden. Mit Global Accelerator legen Sie für den Datenverkehr einen Prozentwert fest, der an die einzelnen Anwendungsendpunkte geleitet wird. Route 53 unterstützt diesen Ansatz mit Prozentwerten sowie eine Vielzahl weiterer Richtlinien, u. a. auf Grundlage der geografischen Nähe oder der Latenz. Global Accelerator nutzt automatisch das umfassende Netzwerk von AWS-Edge-Servern, um Datenverkehr an den Backbone des AWS-Netzwerks zu senden, sobald dies möglich ist. Dies führt zu einer geringeren Latenz bei Abfragen.

Alle diese Funktionen sind so konzipiert, dass die Autonomie der einzelnen Regionen erhalten wird. Es gibt nur sehr wenige Ausnahmen von diesem Ansatz, darunter unsere Services für eine weltweite Edge-Lieferung (z. B. Amazon CloudFront und Amazon Route 53) und die Steuerebene für den AWS Identity and Access Management-Service (IAM). Die meisten Services werden vollständig innerhalb einer einzigen Region betrieben.

On-Premises-Rechenzentrum

Für Workloads, die in einem On-Premises-Rechenzentrum ausgeführt werden, sollten Sie nach Möglichkeit eine hybride Umgebung erstellen. AWS Direct Connect bietet eine dedizierte Netzwerkverbindung zwischen Ihrem Standort und AWS, sodass eine Ausführung in beiden Umgebungen möglich ist.

Außerdem haben Sie die Möglichkeit, AWS-Infrastruktur und -Services mit AWS Outposts lokal auszuführen. AWS Outposts ist ein vollständig verwalteter Service, der die AWS-Infrastruktur, AWS-Services, APIs und Tools auf Ihr Rechenzentrum erweitert. Die gleiche Hardwareinfrastruktur, die in der AWS Cloud verwendet wird, wird dafür in Ihrem Rechenzentrum installiert. AWS Outposts werden dann mit der nächstgelegenen AWS-Region verbunden. Anschließend können Sie AWS Outposts verwenden, um Workloads mit geringer Latenz oder lokalen Datenverarbeitungsanforderungen zu unterstützen.

Risikostufe, wenn diese bewährte Methode nicht eingeführt wird: Hoch

Implementierungsleitfaden

Ressourcen

Ähnliche Dokumente:

Relevante Videos: