Aktiv-Aktiv-Architektur über mehrere Regionen

Selbst bei Verwendung von Verfügbarkeitszonen kann ein in einer einzelnen Azure-Region bereitgestellter Workload von einem regionalen Ausfall betroffen sein – einem seltenen, aber möglichen Ereignis, das durch eine schwere Katastrophe, einen starken Sturm oder einen großflächigen Infrastrukturausfall verursacht wird. Für ein Höchstmaß an Verfügbarkeit stellen Unternehmen Workloads in zwei oder mehr Azure-Regionen bereit. So kann die Anwendung Benutzer weiterhin bedienen, selbst wenn eine gesamte Region offline geht.

Es gibt zwei zentrale Muster für Bereitstellungen über mehrere Regionen:

• Active-Active – Ressourcen in beiden Regionen bedienen gleichzeitig den Live-Datenverkehr. Dies maximiert die Verfügbarkeit und kann außerdem die Latenz verringern, indem Benutzer an die nächstgelegene Region weitergeleitet werden.
• Active-Passive – Ressourcen in der sekundären Region befinden sich im Standby und empfangen erst nach einem Failover Datenverkehr. Dies ist kostengünstiger, führt jedoch zu einer längeren Wiederherstellungszeit.

Für die höchstmögliche Verfügbarkeit wird der Active-Active-Ansatz bevorzugt.

Azure Traffic Manager ist ein globaler DNS-basierter Load Balancer, der Datenverkehr auf Endpunkte in verschiedenen Azure-Regionen (oder lokal) verteilt. Er verwendet Integritätstests, um jeden Endpunkt zu überwachen, sowie Routingmethoden (Leistung, Gewichtung, Priorität, Geografie und mehrere Werte), um zu entscheiden, wohin der Datenverkehr gesendet wird. Verwenden Sie für eine Active-Active-Konfiguration die Routingmethode Leistung, um Benutzer an die nächstgelegene fehlerfreie Region zu senden.

Traffic Manager unterstützt mehrere Routingmethoden für unterschiedliche Szenarien:

• Leistung – leitet an den Endpunkt mit der niedrigsten Latenz weiter (optimal für Active-Active)
• Gewichtung – verteilt Datenverkehr anhand prozentualer Gewichtungen (nützlich für schrittweise Rollouts)
• Priorität – sendet den gesamten Datenverkehr an den primären Endpunkt und verwendet den sekundären als Ausweichoption (Active-Passive)
• Geografie – leitet Benutzer anhand ihres geografischen Standorts weiter (Datenhoheit)

In einer Active-Active-Architektur müssen Daten zwischen Regionen repliziert werden, damit Benutzer in beiden Regionen konsistente Daten lesen. Zu den Optionen gehören:

• Azure SQL Database mit Georeplikation – lesbare sekundäre Datenbank in einer anderen Region
• Azure Cosmos DB mit Schreibvorgängen in mehreren Regionen – alle Regionen akzeptieren gleichzeitig Schreibvorgänge
• Azure Storage mit GRS – asynchrone Replikation in eine sekundäre Region

Die Auswahl hängt von Ihren Anforderungen an Konsistenz und Schreibverfügbarkeit ab.

Azure Cosmos DB eignet sich besonders für Active-Active-Architekturen, da es Schreibvorgänge in mehreren Regionen unterstützt – alle konfigurierten Regionen können gleichzeitig Schreibvorgänge akzeptieren. Cosmos DB verwendet konfigurierbare Konsistenzebenen (von strikt bis letztendlich konsistent), um die Synchronisierung der Replikate zu steuern. Für Active-Active-Szenarien sind Sitzungskonsistenz oder begrenzte Veraltung gängige Optionen, die Leistung und Korrektheit ausbalancieren.

Sowohl Traffic Manager als auch Azure Front Door bieten globalen Lastenausgleich, jedoch auf unterschiedlichen Ebenen:

• Traffic Manager ist DNS-basiert – der Client wird an den richtigen regionalen Endpunkt weitergeleitet, die Verbindung wird jedoch direkt zu diesem Endpunkt hergestellt. Der Dienst arbeitet auf der DNS-Ebene.
• Azure Front Door ist ein Anycast-Proxy – er beendet die Clientverbindung an einem globalen PoP und leitet die Anforderung an den Ursprung weiter. Zusätzlich zum Routing bietet er WAF, SSL-Offloading und Caching.

Microsoft weist jeder Azure-Region ein Regionspaar zu – eine sekundäre Region innerhalb derselben Geografie, die weit genug entfernt liegt, um regionale Katastrophen zu überstehen. Verwenden Sie beim Entwurf von Architekturen über mehrere Regionen nach Möglichkeit die gepaarte Region als sekundäre Region. Bei geplanter Plattformwartung wird jeweils nur eine Region eines Paars aktualisiert, wodurch gleichzeitige Beeinträchtigungen reduziert werden.

Bei Active-Active-Bereitstellungen kann die Anforderung eines Benutzers bei verschiedenen Aufrufen von unterschiedlichen Regionen verarbeitet werden. Wenn Ihre Anwendung den Sitzungsstatus im Arbeitsspeicher des Webservers speichert, führt der Wechsel eines Benutzers zwischen Regionen zu Problemen. Die Lösung ist ein verteilter Sitzungsspeicher – beispielsweise Azure Cache for Redis mit Georeplikation –, sodass die Sitzungsdaten aus jeder Region zugänglich sind.

Eine Active-Active-Architektur ist teurer als eine Bereitstellung in einer einzelnen Region, da Sie eine vollständige Kopie Ihrer Infrastruktur in mindestens zwei Regionen betreiben. Weitere Kosten entstehen durch die Datenübertragung zwischen Regionen, die Georeplikation von Datenbanken sowie Gebühren für Traffic Manager oder Front Door. Führen Sie eine Kosten-Nutzen-Analyse durch: Bei geschäftskritischen Workloads übersteigen die Kosten eines Ausfalls in der Regel die Kosten der zweiten Region bei Weitem.

Eine Active-Active-Architektur muss regelmäßig getestet werden, damit ihre Funktionsfähigkeit im Bedarfsfall gewährleistet ist. Tools für Chaos Engineering wie Azure Chaos Studio ermöglichen es Ihnen, Ausfälle zu simulieren – beispielsweise indem Sie alle VMs in einer Region anhalten – und die Reaktion des Systems zu beobachten. Regelmäßige Tests bestätigen, dass die Integritätstests von Traffic Manager Ausfälle erkennen, das Failover innerhalb Ihres RTO erfolgt und die Daten regionsübergreifend konsistent bleiben.

Testen Sie Ihr Verständnis der Konzepte von Microsoft Azure Fundamentals (AZ-900) aus dieser Lektion.

In dieser Lektion haben Sie Folgendes gelernt: Eine Active-Active-Architektur stellt Live-Ressourcen gleichzeitig in mehreren Regionen bereit, um die maximale Verfügbarkeit zu erreichen; Azure Traffic Manager leitet Datenverkehr mithilfe von Methoden für Leistung, Priorität, Gewichtung oder Geografie weiter; und Datenreplikation (Cosmos DB mit Schreibvorgängen in mehreren Regionen, SQL-Georeplikation) ist für die Konsistenz über mehrere Regionen hinweg unerlässlich. Als Nächstes behandeln wir Integritätstests und Muster für eine kontrollierte Funktionseinschränkung.