Wie wichtig ist Hochverfügbarkeit in einem Schulnetzwerk?

By zefanja

Schulnetzwerke werden mit wachsenden Anforderungen komplexer. Ein Schulserver, schulweites WLAN, Einsatz von Tablets und Laptops im Unterricht, eine Schulcloud, einheitliche Logins für alle Dienste – die Anforderungen an einen Netzwerkbetreuer oder Dienstleister in der Schule sind vielfältig. Wenn alles funktioniert, ist meist auch alles gut. Aber was ist, wenn der Server, die Firewall oder ein Switch ausfällt? Die Konsequenzen können sehr unterschiedlich sein. Wie schnell kann der Normalbetrieb wiederhergestellt werden? Wie wichtig ist Hochverfügbarkeit in einem Schulnetzwerk?

Hochverfügbarkeit

Laut Wikipedia definiert sich Hochverfügbarkeit folgendermaßen

Hochverfügbarkeit (englisch high availability, HA) bezeichnet die Fähigkeit eines Systems, trotz Ausfalls einer seiner Komponenten mit einer hohen Wahrscheinlichkeit (oft 99,99 % oder besser) den Betrieb zu gewährleisten.

Es geht also darum, dass ein System („das Schulnetzwerk“) einsatzfähig bleibt, auch wenn eine oder mehrere Komponenten einmal ausfallen sollten. Dabei kann es durchaus zu Unterbrechungen kommen. Je nachdem wie lang so eine Unterbrechung ist, teilt man die Hochverfügbarkeit in verschiedene Klassen ein. Ein Schulnetzwerk muss vor allem an Schultagen einsatzfähig sein (ca. 180-200 Tage pro Jahr). Auch wenn eine 99,999% Verfügbarkeit in den wenigsten Schulen absolut notwendig ist, ist der reibungslose Betrieb für den Unterrichtsalltag sehr wichtig.

Single Point of Failures

Um Hochverfügbarkeit herzustellen, müssen sogenannte „Single Point of Failures“ reduziert werden. Es handelt sich dabei um Komponenten bei deren Ausfall das ganze Schulnetzwerk still stehen würde. Was können solche „Single Point of Failures“ sein?

  • Firewall → fällt sie aus, gibt es kein Zugang mehr zum Internet, je nach Konfiguration funktioniert auch das interne Netz nicht mehr
  • Switche (v.a. Hauptswitch) → siehe Firewall, Komplettausfall
  • Server → fällt er aus, sind viele Anwendungen nicht mehr zu erreichen, d.h. keine Anmeldung mehr im internen Logins, Webanwendungen, Schulcloud, …
  • Internetanschlüsse → fällt der einzige Zugang aus, ist man offline.
  • …

Kurze Geschichte am Rande:

Letzte Woche ist unsere Firewall ausgefallen (aufgrund des Atom C2000 Bugs). Das Netzwerk lag still, wir waren offline. Ein erster Versuch die Firewall zu virtualisieren scheiterte, sodass wir auf einen kleinen Minicomputer mit 2 Netzwerkkarten ausgewichen sind. Es waren ein paar zusätzliche Konfigurationen an unserem Hauptswitch nötig um alle WANs und VLANs auf zwei Netzwerkkarten aufzuteilen. Nach einigen Stunden lief das Netzwerk dann wieder (wir konnten das Backup der Konfiguration mit wenig Änderungen problemlos wiederherstellen).

Wie kann man die Ausfallsicherheit erhöhen?

Es gibt mehrere Möglichkeiten, wie man die Ausfallsicherheit erhöhen und das System „Schulnetzwerk“ besser gegen Ausfälle schützen kann. Allgemein geht es darum, dass man möglichst wenige (am besten keine) „Single Point of Failures“ hat und kritische Komponenten bei einem Ausfall fehlertolerant sind. Wie bereits oben erwähnt, hängen die Anforderungen an ein hochverfügbares Schulnetzwerk sehr von den Gegebenheiten und Wünschen des Schulträgers ab. Zum einen ist es eine Frage des Geldbeutels, zum anderen muss auch nicht jedes Netzwerk innerhalb weniger Minuten wieder verfügbar sein.

Hier einige Ideen, wie man die Ausfallsicherheit erhöhen kann:

  • qualitative Hardware → gute Hardware kostet zwar mehr, aber sie läuft oft stabiler
  • Backups, Backups → Konfigurationen, Daten, Virtuelle Maschinen, Container – an Backups führt kein Weg dran vorbei (Backups unbedingt auch testen!)
  • Monitoring → ein gutes Monitoring kann in manchen Fälle Fehler früh erkennen bzw. gibt einen Überblick, wo es im Netzwerk gerade Probleme gibt. So kann man schneller reagieren und ist nicht auf die Hinweise der Benutzer im Netzwerk angewiesen („Das Internet geht nicht mehr“, „Der Drucker ist kaputt“, …)
  • Fehlertoleranz erhöhen → auch „Failover“ genannt, d.h. zwei Netzteile im Server, mehrere Internetanschlüsse („Multi-WAN), zwei Firewalls, RAID, zwei Server, …
  • Ersatzteile vorhalten → Festplatten, Ersatzswitch, …
  • UPS/USW → Hardware bei Stromschwankungen schützen und Weiterbetrieb auch bei einem Stromausfall gewährleisten (für begrenzte Zeit)
  • „personelle Redundanz“ → besser zwei oder mehrere Administratoren bzw. Dienstleister (bei Abwesenheit durch Krankheit, Urlaub, …)
  • vorbeugende Wartungen
  • …

Fazit

Ein Schulnetzwerk ist sicher kein hochkritisches System, aber mit der fortschreitenden Digitalisierung der Schulen wird es immer wichtiger, dass die IT-Infrastruktur möglichst ohne Ausfälle erreichbar bleibt. An manchen Schulen wiegt ein Ausfall des Internets so schwer, dass kaum weiter gearbeitet werden kann (Onlinesysteme zur Verwaltung, Schulclouds, Online-Lernsysteme, Student Information Systems). Um die Ausfallsicherheit zu erhöhen, muss man nicht immer viel Geld in die Hand nehmen. Viel wichtiger ist, dass man auf einen Ausfall vorbereitet ist (v.a. bei den Single Point of Failures).