Seminar FoundationDB – Administration und Clusterbetrieb

Das Einzelseminar vermittelt Installation, Konfiguration, Prozessrollen, Redundanz, Kapazitätsänderungen, Wartung und belastbare Betriebsrunbooks. Die Themen werden von der fachlichen Einordnung über die Konfiguration beziehungsweise Implementierung bis zur kontrollierten Prüfung in einer zusammenhängenden Laborumgebung bearbeitet.

Jeder Themenblock enthält eine eigene Inhaltsübersicht, konkrete Arbeitsschritte und Prüfpunkte. Konfigurationen, Datenmodelle und Betriebsentscheidungen werden so dokumentiert, dass sie in Projekt- und Betriebsstandards übernommen werden können.

Inhaltsübersicht

1. 1. Laborumgebung und sichere Arbeitsweise
2. 2. Installation, Verzeichnisstruktur und Dienststart
3. 3. Clusterdatei, Verbindung und Coordinator-Design
4. 4. Prozessklassen und Ressourcenverteilung
5. 5. Redundanzmodi und Datenverteilung
6. 6. Kapazitätserweiterung und kontrollierter Rückbau
7. 7. Wartung, Exclude und Prozessersatz
8. 8. Betriebsrunbooks und Übergabe in den Regelbetrieb

1. Laborumgebung und sichere Arbeitsweise

Kapitelinhaltsverzeichnis

1. 1.1 Einordnung und Zielsetzung
2. 1.2 Fachthemen
3. 1.3 Schritt-für-Schritt-Übung
4. 1.4 Prüfpunkte

Einordnung und Zielsetzung

Eine reproduzierbare Laborumgebung verhindert, dass Lern- und Fehlerexperimente auf produktive Systeme wirken. Gleichzeitig werden Versionskompatibilität, Clusterdatei und Rücksetzverfahren von Beginn an kontrolliert.

Fachthemen

• Lokaler oder isolierter Trainingscluster
• Client-Version und API-Version
• Konfigurations- und Rücksetzpunkte

Schritt-für-Schritt-Übung: eine reproduzierbare Übungsumgebung vorbereiten

1. Schritt 1: Einen isolierten Cluster mit eindeutigem Namen und separater Clusterdatei bereitstellen.
2. Schritt 2: Server-, Client- und Binding-Versionen erfassen und die API-Version festlegen.
3. Schritt 3: Status, Konfiguration und freie Kapazität als Ausgangszustand sichern.
4. Schritt 4: Testdaten mit klar abgegrenztem Präfix oder Tenant anlegen.
5. Schritt 5: Einen vollständigen Rücksetz- und Wiederanlauf testen.

Prüfpunkte

• Produktive Clusterdateien sind ausgeschlossen.
• Versionen und API-Auswahl sind dokumentiert.
• Der Ausgangszustand lässt sich reproduzieren.

2. Installation, Verzeichnisstruktur und Dienststart

Kapitelinhaltsverzeichnis

1. 2.1 Einordnung und Zielsetzung
2. 2.2 Fachthemen
3. 2.3 Schritt-für-Schritt-Übung
4. 2.4 Prüfpunkte

Einordnung und Zielsetzung

Das Kapitel behandelt eine nachvollziehbare Basisinstallation. Ziel ist ein Zustand, in dem Prozesse reproduzierbar starten, Pfade eindeutig zugeordnet und Betriebsrechte kontrolliert sind.

Fachthemen

• Pakete und Binärdateien
• Daten-, Log- und Konfigurationspfade
• Fdbmonitor und Prozessstart

Schritt-für-Schritt-Übung: einen Knoten kontrolliert in Betrieb nehmen

1. Schritt 1: Betriebssystem-, Zeit-, Netzwerk- und Datenträgervoraussetzungen prüfen.
2. Schritt 2: Server- und Clientpakete in freigegebenen Versionen installieren.
3. Schritt 3: Daten-, Trace- und Konfigurationsverzeichnisse mit passenden Rechten anlegen.
4. Schritt 4: Fdbmonitor und die definierten fdbserver-Prozesse starten.
5. Schritt 5: Prozessstatus, Trace-Ausgabe und Clustererreichbarkeit protokollieren.

Prüfpunkte

• Die Umsetzung berücksichtigt Pakete und Binärdateien und ist reproduzierbar dokumentiert.
• Das Verhalten von Daten-, Log- und Konfigurationspfade ist mit einem positiven und einem negativen Testfall geprüft.
• Abbruch-, Rückfall- und Eskalationskriterien sind eindeutig benannt.

3. Clusterdatei, Verbindung und Coordinator-Design

Kapitelinhaltsverzeichnis

1. 3.1 Einordnung und Zielsetzung
2. 3.2 Fachthemen
3. 3.3 Schritt-für-Schritt-Übung
4. 3.4 Prüfpunkte

Einordnung und Zielsetzung

Clusterdatei und Coordinators bilden den Einstieg in die Clustererkennung. Änderungen werden deshalb wie kritische Infrastrukturänderungen geplant, getestet und rücksetzbar dokumentiert.

Fachthemen

• Connection String
• Coordinator-Quorum
• Verteilung über Fault Domains

Schritt-für-Schritt-Übung: Coordinators sicher planen und ändern

1. Schritt 1: Aktuellen Connection String und Coordinator-Satz sichern.
2. Schritt 2: Fault Domains, Adressstabilität und Erreichbarkeit der Kandidaten prüfen.
3. Schritt 3: Eine ungerade, zur Redundanz passende Coordinator-Anzahl festlegen.
4. Schritt 4: Die Änderung mit kontrolliertem Befehl ausführen und den neuen String verteilen.
5. Schritt 5: Status, Clientzugriffe und Verhalten beim Ausfall eines Coordinators testen.

Prüfpunkte

• Die Umsetzung berücksichtigt Connection String und ist reproduzierbar dokumentiert.
• Das Verhalten von Coordinator-Quorum ist mit einem positiven und einem negativen Testfall geprüft.
• Abbruch-, Rückfall- und Eskalationskriterien sind eindeutig benannt.

4. Prozessklassen und Ressourcenverteilung

Kapitelinhaltsverzeichnis

1. 4.1 Einordnung und Zielsetzung
2. 4.2 Fachthemen
3. 4.3 Schritt-für-Schritt-Übung
4. 4.4 Prüfpunkte

Einordnung und Zielsetzung

Prozessklassen beeinflussen die Rollenrekrutierung und damit Fehlertoleranz und Leistung. Eine sinnvolle Verteilung orientiert sich an Fault Domains und realen Ressourcen statt an einer rein symmetrischen Prozessanzahl.

Fachthemen

• Stateful und stateless Rollen
• CPU-, RAM-, Netz- und I/O-Bedarf
• Process Class und Locality

Schritt-für-Schritt-Übung: eine Rollen- und Ressourcenmatrix erstellen

1. Schritt 1: Alle Prozesse mit Adresse, Locality, Process Class und Host erfassen.
2. Schritt 2: Ressourcenbedarf und Störungsdomäne pro Prozessgruppe bewerten.
3. Schritt 3: Gewünschte Rollenverteilung für Storage, Logs und stateless Rollen festlegen.
4. Schritt 4: Änderungen zunächst in einer Test- oder Wartungsphase umsetzen.
5. Schritt 5: Rekrutierung, Datenbewegung und Auslastung nach der Änderung kontrollieren.

Prüfpunkte

• Die Umsetzung berücksichtigt stateful und stateless Rollen und ist reproduzierbar dokumentiert.
• Das Verhalten von CPU-, RAM-, Netz- und I/O-Bedarf ist mit einem positiven und einem negativen Testfall geprüft.
• Abbruch-, Rückfall- und Eskalationskriterien sind eindeutig benannt.

5. Redundanzmodi und Datenverteilung

Kapitelinhaltsverzeichnis

1. 5.1 Einordnung und Zielsetzung
2. 5.2 Fachthemen
3. 5.3 Schritt-für-Schritt-Übung
4. 5.4 Prüfpunkte

Einordnung und Zielsetzung

Redundanz wird nicht nur über eine Modusbezeichnung, sondern über reale Ausfallgrenzen bewertet. Die Konfiguration muss zu Zonen, Hallen oder Regionen und zur verfügbaren Kapazität passen.

Fachthemen

• Replikationsniveau
• Fault Domains und Localities
• Datenbewegung und Rebalancing

Schritt-für-Schritt-Übung: einen Redundanzmodus validieren

1. Schritt 1: Die vorhandenen Fault Domains und deren Unabhängigkeit dokumentieren.
2. Schritt 2: Das erforderliche Ausfallziel in eine passende Redundanzkonfiguration übersetzen.
3. Schritt 3: Ausreichende Prozesse und Kapazitätsreserven vor der Umstellung nachweisen.
4. Schritt 4: Die Konfiguration kontrolliert ändern und laufende Datenbewegung beobachten.
5. Schritt 5: Ausfälle einzelner Domänen im Labor simulieren und Wiederherstellung messen.

Prüfpunkte

• Die Umsetzung berücksichtigt Replikationsniveau und ist reproduzierbar dokumentiert.
• Das Verhalten von Fault Domains und Localities ist mit einem positiven und einem negativen Testfall geprüft.
• Abbruch-, Rückfall- und Eskalationskriterien sind eindeutig benannt.

6. Kapazitätserweiterung und kontrollierter Rückbau

Kapitelinhaltsverzeichnis

1. 6.1 Einordnung und Zielsetzung
2. 6.2 Fachthemen
3. 6.3 Schritt-für-Schritt-Übung
4. 6.4 Prüfpunkte

Einordnung und Zielsetzung

Kapazitätsänderungen werden anhand des Datenflusses und der Fault-Domain-Abdeckung geplant. Das Vermeiden abrupten Entfernens ist dabei ebenso wichtig wie die Kontrolle der resultierenden Rebalancing-Last.

Fachthemen

• Hinzufügen von Maschinen
• Datenbewegung und Rebalancing
• Entfernen und Ersetzen

Schritt-für-Schritt-Übung: einen Kapazitätswechsel durchführen

1. Schritt 1: Kapazitätsbedarf, Zielverteilung und Wartungsfenster festlegen.
2. Schritt 2: Neue Prozesse mit korrekten Localities und Ressourcen aufnehmen.
3. Schritt 3: Status und Datenbewegung bis zum stabilen Zustand überwachen.
4. Schritt 4: Zu entfernende Prozesse oder Localities zunächst sicher ausschließen.
5. Schritt 5: Nach bestätigter Datenräumung Prozesse stoppen und Dokumentation aktualisieren.

Prüfpunkte

• Die Umsetzung berücksichtigt Hinzufügen von Maschinen und ist reproduzierbar dokumentiert.
• Das Verhalten von Datenbewegung und Rebalancing ist mit einem positiven und einem negativen Testfall geprüft.
• Abbruch-, Rückfall- und Eskalationskriterien sind eindeutig benannt.

7. Wartung, Exclude und Prozessersatz

Kapitelinhaltsverzeichnis

1. 7.1 Einordnung und Zielsetzung
2. 7.2 Fachthemen
3. 7.3 Schritt-für-Schritt-Übung
4. 7.4 Prüfpunkte

Einordnung und Zielsetzung

Wartungsaktionen müssen zwischen kurzfristiger Abwesenheit und dauerhaftem Verlust unterscheiden. Das Kapitel etabliert Runbooks, die Datenbewegung, Redundanz und Wiederaufnahme kontrollieren.

Fachthemen

• Maintenance Mode
• Sicheres Exclude und Include
• Umgang mit dauerhaft ausgefallenen Knoten

Schritt-für-Schritt-Übung: einen Knoten ohne Datenverlust warten

1. Schritt 1: Redundanz, aktuelle Warnungen und verbleibende Fault Domains prüfen.
2. Schritt 2: Für kurze Wartung den passenden Maintenance Mode setzen.
3. Schritt 3: Bei längerem Ausfall den Prozess oder die Locality regulär ausschließen.
4. Schritt 4: Datenräumung und Clusterstabilität vor dem Stoppen verifizieren.
5. Schritt 5: Nach der Wartung den Knoten aufnehmen und den Normalzustand bestätigen.

Prüfpunkte

• Die Umsetzung berücksichtigt Maintenance Mode und ist reproduzierbar dokumentiert.
• Das Verhalten von sicheres Exclude und Include ist mit einem positiven und einem negativen Testfall geprüft.
• Abbruch-, Rückfall- und Eskalationskriterien sind eindeutig benannt.

8. Betriebsrunbooks und Übergabe in den Regelbetrieb

Kapitelinhaltsverzeichnis

1. 8.1 Einordnung und Zielsetzung
2. 8.2 Fachthemen
3. 8.3 Schritt-für-Schritt-Übung
4. 8.4 Prüfpunkte

Einordnung und Zielsetzung

Ein stabiler Betrieb benötigt wiederholbare Kontrollen und klare Freigaben. Technische Kommandos werden daher in Runbooks mit Voraussetzungen, Stop-Kriterien und Nachweisen eingebettet.

Fachthemen

• Tages- und Wochenkontrollen
• Change- und Wartungsfreigaben
• Eskalation und Nachweis

Schritt-für-Schritt-Übung: ein produktionsreifes Runbook erstellen

1. Schritt 1: Auslöser, Verantwortlichkeit und erwarteten Ausgangszustand benennen.
2. Schritt 2: Vorprüfungen für Redundanz, Kapazität, Backup und laufende Störungen festlegen.
3. Schritt 3: Befehle mit erwarteter Ausgabe und Abbruchkriterien dokumentieren.
4. Schritt 4: Nachprüfungen für Status, Clientfehler und Datenbewegung ergänzen.
5. Schritt 5: Runbook im Labor ausführen, reviewen und versioniert freigeben.

Prüfpunkte

• Die Umsetzung berücksichtigt Tages- und Wochenkontrollen und ist reproduzierbar dokumentiert.
• Das Verhalten von Change- und Wartungsfreigaben ist mit einem positiven und einem negativen Testfall geprüft.
• Abbruch-, Rückfall- und Eskalationskriterien sind eindeutig benannt.