Virtualisierung allein bietet keine Ausfallsicherheit

Hochverfügbares Drucken mit Windows Server 2016

| Autor / Redakteur: Dennis Kapfenberger, Mike Schiffel / Andreas Donner

Bei einer Migration auf Windows Server 2012 oder 2016 kann es ohne entsprechende Maßnahmen zu Ausfällen der Druckfunktion kommen.
Bei einer Migration auf Windows Server 2012 oder 2016 kann es ohne entsprechende Maßnahmen zu Ausfällen der Druckfunktion kommen. (Bild: ThinPrint)

Seit Windows Server 2012 hat Microsoft den HA Cluster für die Druckspoolerinstanz abgeschafft und setzt auf Hochverfügbarkeit auf Basis von Hyper-V. Was sind die Vor- und Nachteile und welche Alternativen zu einer reinen Virtualisierungslösung gibt es?

Der Anspruch an eine Druckumgebung stellt sich für Unternehmen höchst unterschiedlich dar. Während in einigen Unternehmen der temporäre Ausfall der Druckfunktionalität toleriert wird, kann dies in anderen Unternehmens ein geschäftskritisches Problem sein, das mit hohen Kosten verbunden ist. Eine ThinPrint-Umfrage, die 2016 zum Thema Hochverfügbarkeit auf der VMworld USA und Europa durchgeführt wurde, zeigte deutlich, dass 49 Prozent der über 1.500 Befragten in ihrem Unternehmen Hochverfügbarkeit beim Drucken für erforderlich halten.

Drucken als Prozess und das, was als Ergebnis erwartet wird, ist sehr vielschichtig. In einigen Unternehmen ist es ausreichend, Basisdienste zur Verfügung zu stellen und dem Mitarbeiter prinzipiell die Möglichkeit für einen Ausdruck zu geben. Es kann aber auch sein, dass ein Ausdruck garantiert werden muss. In der Regel bedeutet das die Einbeziehung des Druckgerätes und seine Überwachung. Selbst die Prüfung des Druckbildes nach der Ausgabe, z.B. durch Scannen eines QR Codes ist denkbar. Eine solche Druckumgebung kann damit beliebig komplex werden.

Was ist „hochverfügbar“?

Die Harvard Research Group definiert für die Verfügbarkeit von Systemen verschiedene Klassen. Diese finden meist auch in der IT Anwendung. Demnach bedeutet Hochverfügbarkeit, dass die jeweilige Funktion in einem definierten Zeitraum nur minimal unterbrochen sein darf. Für diese Verfügbarkeit wird ein prozentualer Wert angenommen. Der Wert für Hochverfügbarkeit liegt bei 99,99%. Bricht man das auf die maximale jährliche Ausfallzeit (Downtime) herunter, kommt man auf unter eine Stunde pro Jahr. Diesen Wert zu gewährleisten, kann durchaus eine Herausforderung darstellen.

In diesem Artikel werfen wir einen Blick auf die hochverfügbare Bereitstellung von Druckdiensten unter Microsoft Windows Server 2016 ohne Berücksichtigung der physischen Ausgabegeräte.

High Availability (HA) mit Windows Server 2016

Microsoft bringt mit Windows Server 2016 keine wirklichen Neuerungen rund um das Drucken im Vergleich zu Server 2012 R2. So gibt es keine Rückkehr zum Prinzip des Clusters für die Spoolerinstanz, der bis Server 2008 R2 verfügbar war. Stattdessen setzt Microsoft nach wie vor auf eine Hochverfügbarkeit von Druckservern auf Basis virtueller Maschinen unter Hyper-V. Was für Daten- und Dateidienste eine gute Lösung ist, funktioniert für Druckserver allerdings nur bedingt.

Der Aufbau eines Druckserverclusters mit Hyper-V und die Vorteile, die Microsoft dafür angibt, sind in diversen Technet Artikeln beschrieben. Eine Auswahl dieser Vorteile sei hier erwähnt:

  • Es besteht ein guter Schutz gegen hardwarebedingte Ausfälle
  • Clusterzertifizierte Treiber und Dienste sind nicht erforderlich
  • Migration und Backup sind einfach zu realisieren
  • Es entstehen geringere Kosten als bei HV Clustern unter Server 2008
  • Druckserver können als Shielded VM konfiguriert werden

Demgegenüber gibt es aber auch eine Reihe von schwerwiegenden Nachteilen. Betrachtet man die eigentlichen Probleme und Wünsche von Druckserveradministratoren, werden diese durch den Hyper-V-Ansatz nicht oder nur bedingt abgedeckt:

  • Treiberprobleme
    Trotz heute besserer Treiber und der Möglichkeit, diese zu isolieren, spielen Treiberkonflikte leider immer noch eine große Rolle. Hier helfen migrierte oder geklonte VM nicht, da sie dieselben Fehler beinhalten.
  • Netzwerkprobleme
    Die wenigsten Netzwerkprobleme treten innerhalb einer virtualisierten Serverlandschaft auf. Ein funktionierender Heartbeat zwischen den Hyper-V Knoten garantiert aber noch nicht, dass ein Client die Drucker verbinden kann.
  • Kein Load Balancing
    Im Fehlerfall wird die alternative VM hochgefahren. Das kostet zwar im Vergleich zu einem Hardware Cluster deutlich weniger Ressourcen, ist aber dennoch passiv. Und ein Load Balancing ist hierbei nicht vorgesehen.
  • Wartungsfenster bedingen das Hochfahren der alternativen VM
  • Hypervisor ist auf Hyper-V festgelegt

So funktioniert die Standardkonfiguration für ein Failover unter Windows Server 2016

In erster Linie wird der Spoolerdienst überwacht. Man kann aber auch eigene Ereignisse in die Überwachung einbeziehen. Im Fehlerfall erfolgt zunächst ein zweimaliger Neustart des Spoolerdienstes. Das wird durch den Service Control Manager gesteuert. Bei einem dritten Fehlerzustand übernimmt der Clusterdienst und startet die virtuelle Maschine neu.

Bei einem durch ein definiertes Ereignis ausgelösten Fehler wird die VM durch das Virtual Machine Monitoring neu gestartet. Bei einem zweiten Fehler, der durch ein Ereignis verursacht wird, erfolgt ein Failover der VM auf einen anderen Knoten im Cluster und ein Neustart der VM.

Wieviel Zeit bei einem Ausfall verstreicht, hängt wesentlich davon ab, wie schnell Dienste und virtuelle Maschine neu gestartet werden. Es ist aber offensichtlich, dass in der Summe durchaus viel Zeit vergeht, bis Drucker für die Anwender wieder zur Verfügung stehen. Die eingangs aufgezeigten Kennwerte für Hochverfügbarkeit werden so schnell überschritten

Druckspezifische Hochverfügbarkeit mit Windows Server 2012 und 2016

Welche Alternativen gibt es nun, um eine Druckumgebung für Anwender besser verfügbar zu machen? Lösungen, die Druckumgebungen ohne Windows-Drucksystem anbieten, gehen meist über einfaches Drucken hinaus. Oft beinhalten sie auch Funktionen von Output Management Systemen und sind entsprechend teuer.

Aus Anwendersicht kommt es in erster Linie darauf an, dass die richtigen Druckobjekte zur Verfügung stehen und nutzbar sind. Damit kann man einen neuen Ansatz für Hochverfügbarkeit beim Drucken betrachten, wie er beispielsweise von ThinPrint realisiert wurde. Basis dafür ist die Überwachung der Druckerverbindungen je Druckserver. Nutzer werden aus einem Druckserververbund genau mit den Druckern verbunden, welche sie zum Arbeiten benötigen. Im Gegensatz zu einem Cluster, wo die einzelnen Knoten identisch konfiguriert sind, können in einer solchen Druckservergruppe die einzelnen Mitglieder durchaus unterschiedlich sein, was Hard- und Softwareausstattung angeht. Selbst ein Mix aus VMs und Hardwareservern ist denkbar. Kleinster gemeinsamer Nenner ist das Druckobjekt (Name, Freigabe, Treiber).

Über eine RPC Verbindung werden beständig die Verfügbarkeit der Server kontrolliert und evtl. Verbindungsabbrüche festgestellt. Sollte es zu Problemen kommen, zum Beispiel, wenn eine Druckerwarteschlange auf einem Server nicht mehr reagiert, werden die Druckerverbindungen dieses Servers gelöst und es wird eine neue Verbindung zu einem anderen Druckserver aufgebaut. Das Ganze geschieht für den Anwender im Hintergrund. Ein Dienst auf Clientseite steuert das und führt im Bedarfsfall ein Remapping der Drucker aus.

Vorteile

Ein Vorteile gegenüber einem Cold-Standby- oder Hot-Standby-System ist beispielsweise eine minimale Down-Time der Drucksysteme. Ein händisches Eingreifen zum Wechsel des Druckservers ist nicht nötig, und es gehen sehr wenige bzw. im Idealfall gar keine Druckjobs verloren.

Wichtig: Fehlkonfigurationen, die den Fehler verursachen, werden dabei nicht mit auf den neuen Server übertragen. Neben dem Abfangen von Fehlern ist bei dem beschriebenen System ein Wartungsmodus verfügbar. Müssen einmal Updates installiert werden, kann dies auch während der Kernzeit erledigt werden. Die Server werden einzeln in den Wartungsmodus versetzt und die bestehenden Druckerverbindungen auf den jeweils noch aktiven Server umgeleitet. Gerade abgesendete Druckaufträge werden noch abgearbeitet, weshalb es in diesem Fall zu keinem Verlust von Druckjobs kommt.

Last but not least besteht die Möglichkeit einer Verteilung der Druckerverbindungen. Anstatt einen primären Druckserver und einen sekundären Server bereitzustellen, können die Druckerverbindungen so gesteuert werden, dass ein Load Balancing der Druckserver entsteht. Mit dieser Herangehensweise nutzt man alle verfügbaren Ressourcen und entgeht gegebenenfalls einem Ausfall durch Überlastung eines einzelnen Servers. Sollte einer der Druckserver im Verbund ausfallen, übernehmen, wie im Fall eines Failovers, die verbliebenen Server die Verbindungen des kränkelnden Systems.

Fazit

Unternehmen, die auf Microsoft Windows Server 2012 oder 2016 migrieren wollen, sollten das Thema Drucken bei ihren Überlegungen nicht vergessen. Geschäftsprozesse sollten kritisch überdacht werden: Gibt es Arbeitsbereiche, in denen ein Ausfall der Druckfunktion geschäftskritisch sein könnte? Lautet die Antwort auf diese Frage ja, dann sollten sich Unternehmen bewusst sein, dass es ohne entsprechende Maßnahmen zu Ausfällen kommen kann. Empfehlenswert sind dann druckspezifische Hochverfügbarkeits-Lösungen, die im Idealfall mit Load Balancing kombiniert werden können, um zuverlässiges und performantes Drucken sicherzustellen.

Über die Autoren

Dennis Kapfenberger ist Consultant bei ThinPrint und Mike Schiffel ist Teamleiter Consulting bei ThinPrint.

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