Exchange Server 2013 Criando Database Availability Groups

Artigo
17/01/2024

Visão Geral

O *Database Availability Group (DAG) *é a funcionalidade de alta disponibilidade para as bases de dados do Exchange Server 2013. Um DAG é formado por um conjunto de até 16 servidores Mailbox e provê replicação das bases e recuperação no caso em falha de servidores.

Cada membro do DAG é capaz de hospedar uma cópia de uma base de dados do Exchange com um limite de 100 bases. Todas as copias das bases devem ser localizadas no mesmo caminho, e um membro do DAG somente pode possuir uma copia de uma determinada base.

O serviço de alta disponibilidade utiliza a replicação contínua para manter todas as copias atualizadas. E as bases ativas podem ser distribuídas entre os membros do DAG e a qualquer momento uma base passiva pode se tornar ativa e servir conexão para os usuários.

O DAG introduz um componente chamado Active Manager, que é responsável que gerencia a plataforma de alta disponibilidade e a copia das bases.

Active Manager

Este componente do DAG é executado dentro do serviço* Microsoft Exchange Replication (MSExchangeRepl.exe),*em todos os servidores *Mailbox,mesmo os que não são membros de um * Database Availability Group

Em Mailbox Server que fazem parte de um DAG este componente é executado em Primary Active Manager ou *Standby Active Manager. *

Primary Active Manager: controla quais copias das bases estão ativas e quais estão no estado passivo. É responsável por processar alterações na topologia e reagir a falhas em servidores e serviços.
Standby Active Manager: responsável por monitorar a saúde de todas as bases montadas da estrutura e detectar falhas no serviço Microsoft Exchange Information Store e nos acessos às bases. Quando uma falha é detectada o Standby Active Manager envia uma mensagem ao Primary Active Manager que inicia o processo de failover das bases afetadas e determina onde a copia será montada,

Se o servidor que detêm o Primary Active Manager falhar o componente é movido para o servidor que for ower do quorum do cluster. Para exibir o Primary Active Manager do cluster execute o cmdlet:

Get-DatabaseAvailabilityGroup <nome do dag> -Status | Format-List Name, PrimaryActiveManager

Quorum

O Quorum de um cluster é um componente que mantem a logica do cluster determinando quais membros são ativos e quais são passivos.
O Exchange Server 2013 utiliza o componente do quorum do Windows cluster para determinar o número de nodos que o cluster pode perder e sem afetar a continuidade do serviço de base.

O Quorum impede que dois servidores operem simultaneamente como ativos no cluster, o quorum implementa um algorítimo de voto para determinar se o cluster tem uma quantidade de nodos ativos para manter o serviço de cluster. Como o cluster tem um número finito de nodos e uma configuração de quorum, o serviço de cluster sabe quantos votos são necessários para manter o serviço. Se o número de votos ficar abaixo do mínimo o cluster não pode ser iniciado.

O DAG faz uso de um witness server e um compartilhamento de rede como o quorum. O servidor witness não faz parte como um membro do DAG e não participa na replicação das bases, o witness hospeda uma pasta compartilhada que é usada como quorum,. O quorum então é utilizado para determinar os membros da replicação e quais servidores possuem bases passivas.

Uma boa prática é configurar o servidor Client Access como o witness server. Este serviço consome poucos recursos e não afeta o funcionamento dos componentes do servidor web.

Como o cluster utiliza o sistema de voto, podemos encontrar duas situações quando configuramos um DAG. Quando a quantidade de servidores é par ou impar.
Se um Database Availability Group foi criado com um número impar de membros o a maioria simples de membros devem votar para que o cluster funcione. Por exemplo em um DAG de três servidores:

Se um Database Availability Group foi criado com um número par de membros se cria uma situação onde pode ocorrer uma falha de metade dos membros e o serviço de cluster falhar. Para impedir esta situação o Witness server é tratado como um membro votante do DAG. Por exemplo em um cluster de dois Mailbox Server e um Witness server temos o seguinte sistema de voto

Com um DAG configurado com quatro Mailbox Server e um *Witness Server *

Continuous Replication

Cada membro do DAG participa do processo chamado de continuous replication, que mantem as copias passivas atualizadas e consistentes. O Exchange 2013 suporta dois tipos configurações:

File Mode
Block Mode

File Mode replication

O serviço do DAG utiliza envio de log assíncrono da base ativa para a base passiva. Cada arquivo de log do Exchange 2013 tem o tamanho fixo de 1 Mb, apos a gravação do arquivo o serviço de replicação copia para o servidor Mailbox que contem a copia da base. Cada Mailbox que recebe o arquivo de log então o aplica na base passiva mantendo a estrutura atualizada.

Quando o último arquivo de log for aplicado à base o serviço de replicação passa a funcionar com o Block Mode.

Block Mode replication

O Extensible Storage Engine (ESE) utiliza um conjunto de log buffers para armazenar informações na memória do servidor antes de escreve-los no transaction logs no disco. A replicação Block Mode replica o Extensible Storage Engine (ESE) log buffers da memória do servidor onde a base esta ativa para todos os membros do DAG que possuem uma copia passiva da base. Quando o log buffer enche o servidor escreve o conteúdo no arquivo de log do Exchange e esvazia o buffer, as alterações são aplicadas na base ativa e passiva simultaneamente.

O benefício da replicação em bloco é que diminui a diferença entre a base ativa e passiva diminuindo a possibilidade de perda de dados durante uma falha.

Rede

Quando um DAG é configurado dois tipos de tráfego são gerados pelos servidores:

MAPI, trafego de comunicação entre o servidor e cliente
Replicação, trafego de replicação entre servidores DAG

As redes configuradas nos servidores devem ser separadas logicamente para evitar falhas de comunicação.

O DAG suporta compressão entre os servidores baseada no algorítimo XPRESS implementado sobre algorítimo LZ77. As seguintes configurações são suportadas:

Disabled: tráfego de rede não é comprimido
Enable: tráfego de rede é comprimido
InterSubnetOnly: Este é a configuração padrão do DAG, compressão é utilizada quando a replicação em subredes diferentes
SeedOnly: compressão é utilizada no seed

Para configurar compressão o seguinte cmdlet

*Set-DatabaseAvailabilityGroup <nome DAG> -NetworkCompression <Opção> *

O DAG pode criptografar o tráfego de replicação, a criptografia pode tomar as seguintes configurações

*Disabled: *tráfego de rede não é encriptado
*Enable: *tráfego de rede é encriptado
InterSubnetOnly: Este é a configuração padrão do DAG, a encriptação é utilizada quando a replicação em subredes diferentes
*SeedOnly: *encriptação é utilizada no seed

Para configurar compressão o seguinte cmdlet

*Set-DatabaseAvailabilityGroup <nome DAG> -NetworkEncrytion <Opção> *

Instalação do Database Availability Group

Pré Requisitos

Para a instalação do DAG tenho um ambiente de quatro maquinas virtuais.

Um controlador de domínio e certificadora chamado Hm01.home.intranet, e três servidores executando o Exchange Server 2013 Service Pack 1. O servidor chamado Hm03CAS1.home.intranet foi configurado com o Client Access role e os servidores Hm03MBX1.home.intranet e o Hm03mbx2.home.intranet são foram configurados com o Mailbox Server. Todos os servidores estão executando Windows Server 2012 R2.
O servidor Hm03CAS1.home.intranet será configurado como Witness server para o DAG formado pelos Hm03MBX1 e Hm03MBX2. Os servidores Mailbox foram configurados com duas placas de rede, uma rede conectada com comunicação com os servidores e o Client Access e outra subnet utilizada para replicação e heartbeat do cluster.

FQDN	Endereço IP	Rede Replicação	Função do Servidor
Hm01.home.intranet	172.16.1.240/16	-	Controlador de domínio
Hm03CAS.home.intranet	172.16.1.241/16	-	Exchange Server Client Access
Hm03MBX1.home.intranet	172.16.1.242/16	192.168.0.1/30	Exchange Server Mailbox
Hm03MBX2.home.intranet	172.16.1.243/16	192.168.0.2/30	Exchange Server Mailbox

As placas de rede dos servidores Mailbox foram renomeadas para identificar suas funções.

As redes de replicação foram configuradas sem gaeway padrão, e removido as configurações de registro de DNS

Permissões e Contas

Para o servidor que será configurado como Witness server é necessário adicionar o grupo Exchange Trusted Subsystem no grupo de administradores locais. Como o servidor que será utilizado é um Exchange Server Client Access a permissão deste grupo esta configurada.

Antes de iniciar a criação do Database Availability Group é necessário criar um Cluster Network Object no Active Directory. O CNO é uma conta de computador no Active Directory Domain Services desabilitada.

Na segurança do objeto adicione o Mailbox Server que será usado para criar o DAG com full control.

Storage

Cada servidor que será membro do DAG deve conter o mesmo número unidades e com a mesma nomenclatura. Neste exemplo cada servidor Mailbox contem duas unidades de disco.
A unidade E: armazena os arquivos de bancos de dados e a unidade F: armazena os arquivos de logs.

Tenho criada duas bases de dados, DB1 e DB2.

Criação do Database Availability Group

Para criar o DAG acesse o Exchange console, na guia Server clique em

No assistente de criação adicione as configurações do DAG

Database avalability group name: configure o nome do DAG. Este nome deve ser igual ao Cluster Network Object criado no Active Directory
Witness server: adicione o nome do servidor que será usado como witness
Witness server directory: Configure o nome da pasta que será criada e compartilhada no servidor witness
Database avalability group IP Address: configure o endereço ip que o serviço de DAG responderá