Seminar Valkey Hochverfügbarkeit mit Replikation und Sentinel

Replikation und Sentinel erhöhen die Verfügbarkeit einer nicht geclusterten Valkey-Architektur, beseitigen aber weder asynchrone Verlustfenster noch Netzwerk- und Clientrisiken. Das Seminar baut eine vollständige Hochverfügbarkeitsumgebung auf und prüft Synchronisation, Quorum, Failover, Split-Brain-Szenarien und Wiederanlauf.

Inhaltsübersicht

1. Lernziele und fachliche Einordnung
2. Replikationsmodell und Verlustfenster
3. Aufbau einer Primär-Replika-Topologie
4. Sentinel-Architektur und Quorum
5. Clientintegration und Serviceerreichbarkeit
6. Failover und kontrollierter Rollenwechsel
7. Netzpartitionen und Split-Brain-Risiken
8. Monitoring, Wartung und HA-Runbooks
9. Praxislabor
10. Zielgruppe, Voraussetzungen und Arbeitsweise

Lernziele

Kapitelübersicht: Primär-Replika-Replikation konfigurieren und ihren Zustand bewerten; Sentinel-Quorum, Überwachung und Failoverparameter belastbar planen; Clients für Sentinel-basierte Primärermittlung und Umschaltung vorbereiten; Failover, Netzpartition und Rückkehr eines alten Primärknotens sicher behandeln.

• Primär-Replika-Replikation konfigurieren und ihren Zustand bewerten.
• Sentinel-Quorum, Überwachung und Failoverparameter belastbar planen.
• Clients für Sentinel-basierte Primärermittlung und Umschaltung vorbereiten.
• Failover, Netzpartition und Rückkehr eines alten Primärknotens sicher behandeln.
• Hochverfügbarkeits-Runbooks mit messbaren Abnahmekriterien erstellen.

Kapitel 1: Replikationsmodell und Verlustfenster

Kapitelübersicht: Asynchrone Replikation, Replikations-IDs und Offsets als Zustandsmodell verstehen; Voll- und Teilsynchronisation sowie Backlog-Anforderungen einordnen; Lesezugriffe auf Replikas gegen Konsistenz- und Stale-Data-Risiken abwägen; RPO und zulässige Schreibverluste in fachliche Vorgaben übersetzen.

• Asynchrone Replikation, Replikations-IDs und Offsets als Zustandsmodell verstehen.
• Voll- und Teilsynchronisation sowie Backlog-Anforderungen einordnen.
• Lesezugriffe auf Replikas gegen Konsistenz- und Stale-Data-Risiken abwägen.
• RPO und zulässige Schreibverluste in fachliche Vorgaben übersetzen.

Schritt-für-Schritt-Praxis

1. Ausgangslage und Zielkriterien erfassen: Asynchrone Replikation, Replikations-IDs und Offsets als Zustandsmodell verstehen.
2. Konfiguration oder Implementierung aufbauen: Voll- und Teilsynchronisation sowie Backlog-Anforderungen einordnen.
3. Normal-, Grenz- und Fehlerfall prüfen: Lesezugriffe auf Replikas gegen Konsistenz- und Stale-Data-Risiken abwägen.
4. Betriebsentscheidung und Prüfnachweis festhalten: RPO und zulässige Schreibverluste in fachliche Vorgaben übersetzen.

Kapitel 2: Aufbau einer Primär-Replika-Topologie

Kapitelübersicht: Primär- und Replikainstanzen mit konsistenter Konfiguration vorbereiten; Authentisierung, TLS und Replikationszugriff mit minimalen Rechten absichern; Replika anbinden, Synchronisationsphasen beobachten und Datenbestand prüfen; Reconnect, Neustart und Backlog-Grenzen mit gezielten Unterbrechungen testen.

• Primär- und Replikainstanzen mit konsistenter Konfiguration vorbereiten.
• Authentisierung, TLS und Replikationszugriff mit minimalen Rechten absichern.
• Replika anbinden, Synchronisationsphasen beobachten und Datenbestand prüfen.
• Reconnect, Neustart und Backlog-Grenzen mit gezielten Unterbrechungen testen.

Schritt-für-Schritt-Praxis

1. Ausgangslage und Zielkriterien erfassen: Primär- und Replikainstanzen mit konsistenter Konfiguration vorbereiten.
2. Konfiguration oder Implementierung aufbauen: Authentisierung, TLS und Replikationszugriff mit minimalen Rechten absichern.
3. Normal-, Grenz- und Fehlerfall prüfen: Replika anbinden, Synchronisationsphasen beobachten und Datenbestand prüfen.
4. Betriebsentscheidung und Prüfnachweis festhalten: Reconnect, Neustart und Backlog-Grenzen mit gezielten Unterbrechungen testen.

Kapitel 3: Sentinel-Architektur und Quorum

Kapitelübersicht: Sentinel-Instanzen, überwachte Primärgruppen und Konfigurationsverteilung planen; Quorum, Mehrheitsentscheidung und Failoverberechtigung voneinander unterscheiden; Down-Erkennung, Failover-Timeouts und Replikaselektion an den Betrieb anpassen; Sentinel-Zugriff, ACL und Netzwerkwege sicher konfigurieren.

• Sentinel-Instanzen, überwachte Primärgruppen und Konfigurationsverteilung planen.
• Quorum, Mehrheitsentscheidung und Failoverberechtigung voneinander unterscheiden.
• Down-Erkennung, Failover-Timeouts und Replikaselektion an den Betrieb anpassen.
• Sentinel-Zugriff, ACL und Netzwerkwege sicher konfigurieren.

Schritt-für-Schritt-Praxis

1. Ausgangslage und Zielkriterien erfassen: Sentinel-Instanzen, überwachte Primärgruppen und Konfigurationsverteilung planen.
2. Konfiguration oder Implementierung aufbauen: Quorum, Mehrheitsentscheidung und Failoverberechtigung voneinander unterscheiden.
3. Normal-, Grenz- und Fehlerfall prüfen: Down-Erkennung, Failover-Timeouts und Replikaselektion an den Betrieb anpassen.
4. Betriebsentscheidung und Prüfnachweis festhalten: Sentinel-Zugriff, ACL und Netzwerkwege sicher konfigurieren.

Kapitel 4: Clientintegration und Serviceerreichbarkeit

Kapitelübersicht: Clients für Primärermittlung über Sentinel und Topologieänderungen konfigurieren; Verbindungsabbau, Wiederverbindung, Timeouts und Retries kontrolliert gestalten; Schreib- und Leseverhalten während Failover und Wiederanlauf beobachten; Anwendungsseitige Idempotenz und Fehlerbehandlung in die HA-Abnahme aufnehmen.

• Clients für Primärermittlung über Sentinel und Topologieänderungen konfigurieren.
• Verbindungsabbau, Wiederverbindung, Timeouts und Retries kontrolliert gestalten.
• Schreib- und Leseverhalten während Failover und Wiederanlauf beobachten.
• Anwendungsseitige Idempotenz und Fehlerbehandlung in die HA-Abnahme aufnehmen.

Schritt-für-Schritt-Praxis

1. Ausgangslage und Zielkriterien erfassen: Clients für Primärermittlung über Sentinel und Topologieänderungen konfigurieren.
2. Konfiguration oder Implementierung aufbauen: Verbindungsabbau, Wiederverbindung, Timeouts und Retries kontrolliert gestalten.
3. Normal-, Grenz- und Fehlerfall prüfen: Schreib- und Leseverhalten während Failover und Wiederanlauf beobachten.
4. Betriebsentscheidung und Prüfnachweis festhalten: Anwendungsseitige Idempotenz und Fehlerbehandlung in die HA-Abnahme aufnehmen.

Kapitel 5: Failover und kontrollierter Rollenwechsel

Kapitelübersicht: Manuelles und automatisches Failover mit klaren Vorbedingungen auslösen; Promotion, Rekonfiguration der Replikas und Sentinel-Konvergenz prüfen; Alten Primärknoten sicher als Replika zurückführen und Schreibkonflikte vermeiden; Daten-, Client- und Servicezustand vor Produktionsfreigabe vollständig abnehmen.

• Manuelles und automatisches Failover mit klaren Vorbedingungen auslösen.
• Promotion, Rekonfiguration der Replikas und Sentinel-Konvergenz prüfen.
• Alten Primärknoten sicher als Replika zurückführen und Schreibkonflikte vermeiden.
• Daten-, Client- und Servicezustand vor Produktionsfreigabe vollständig abnehmen.

Schritt-für-Schritt-Praxis

1. Ausgangslage und Zielkriterien erfassen: Manuelles und automatisches Failover mit klaren Vorbedingungen auslösen.
2. Konfiguration oder Implementierung aufbauen: Promotion, Rekonfiguration der Replikas und Sentinel-Konvergenz prüfen.
3. Normal-, Grenz- und Fehlerfall prüfen: Alten Primärknoten sicher als Replika zurückführen und Schreibkonflikte vermeiden.
4. Betriebsentscheidung und Prüfnachweis festhalten: Daten-, Client- und Servicezustand vor Produktionsfreigabe vollständig abnehmen.

Kapitel 6: Netzpartitionen und Split-Brain-Risiken

Kapitelübersicht: Mehrheits- und Minderheitspartition in einem Labor reproduzierbar simulieren; Schreibannahme auf dem alten Primärknoten und mögliche Datenverluste bewerten; min-replicas- und Netzwerkmaßnahmen zur Risikobegrenzung einordnen; Konfliktauflösung, Datenvergleich und sichere Wiedervereinigung planen.

• Mehrheits- und Minderheitspartition in einem Labor reproduzierbar simulieren.
• Schreibannahme auf dem alten Primärknoten und mögliche Datenverluste bewerten.
• min-replicas- und Netzwerkmaßnahmen zur Risikobegrenzung einordnen.
• Konfliktauflösung, Datenvergleich und sichere Wiedervereinigung planen.

Schritt-für-Schritt-Praxis

1. Ausgangslage und Zielkriterien erfassen: Mehrheits- und Minderheitspartition in einem Labor reproduzierbar simulieren.
2. Konfiguration oder Implementierung aufbauen: Schreibannahme auf dem alten Primärknoten und mögliche Datenverluste bewerten.
3. Normal-, Grenz- und Fehlerfall prüfen: min-replicas- und Netzwerkmaßnahmen zur Risikobegrenzung einordnen.
4. Betriebsentscheidung und Prüfnachweis festhalten: Konfliktauflösung, Datenvergleich und sichere Wiedervereinigung planen.

Kapitel 7: Monitoring, Wartung und HA-Runbooks

Kapitelübersicht: Replikationsverzug, Linkstatus, Sentinelzustand und Failoverereignisse überwachen; Rollierende Wartung ohne unnötigen Verlust von Redundanz durchführen; Alarmgrenzen, Eskalation und manuelle Eingriffspunkte definieren; Ein vollständiges HA-Runbook mit Testkalender und Abnahmekriterien erstellen.

• Replikationsverzug, Linkstatus, Sentinelzustand und Failoverereignisse überwachen.
• Rollierende Wartung ohne unnötigen Verlust von Redundanz durchführen.
• Alarmgrenzen, Eskalation und manuelle Eingriffspunkte definieren.
• Ein vollständiges HA-Runbook mit Testkalender und Abnahmekriterien erstellen.

Schritt-für-Schritt-Praxis

1. Ausgangslage und Zielkriterien erfassen: Replikationsverzug, Linkstatus, Sentinelzustand und Failoverereignisse überwachen.
2. Konfiguration oder Implementierung aufbauen: Rollierende Wartung ohne unnötigen Verlust von Redundanz durchführen.
3. Normal-, Grenz- und Fehlerfall prüfen: Alarmgrenzen, Eskalation und manuelle Eingriffspunkte definieren.
4. Betriebsentscheidung und Prüfnachweis festhalten: Ein vollständiges HA-Runbook mit Testkalender und Abnahmekriterien erstellen.

Praxislabor

Kapitelübersicht: Eine Primär-Replika-Topologie mit zwei Replikas aufbauen und Synchronisationspfade prüfen; Drei Sentinel-Instanzen konfigurieren und Quorum sowie Mehrheitsentscheidung testen; Automatisches Failover, Rückkehr des alten Primärs und Client-Wiederverbindung ausführen; Eine Netzpartition simulieren und technische sowie fachliche Verlustgrenzen dokumentieren.

1. Eine Primär-Replika-Topologie mit zwei Replikas aufbauen und Synchronisationspfade prüfen.
2. Drei Sentinel-Instanzen konfigurieren und Quorum sowie Mehrheitsentscheidung testen.
3. Automatisches Failover, Rückkehr des alten Primärs und Client-Wiederverbindung ausführen.
4. Eine Netzpartition simulieren und technische sowie fachliche Verlustgrenzen dokumentieren.

Zielgruppe, Voraussetzungen und Arbeitsweise

Kapitelübersicht: Zielgruppe: Valkey-Administration, SRE, Plattformbetrieb, DevOps, Lösungsarchitektur, Anwendungsarchitektur und Notfallmanagement; Voraussetzungen: Valkey-Grundlagen, Linux- und Netzwerkkenntnisse sowie praktische Erfahrung mit valkey-cli und Basisadministration; Arbeitsweise: Fachvortrag, Demonstrationen, angeleitete Laboraufgaben, Fehleranalysen und dokumentierte Abnahmen.

Zielgruppe: Valkey-Administration, SRE, Plattformbetrieb, DevOps, Lösungsarchitektur, Anwendungsarchitektur und Notfallmanagement.

Voraussetzungen: Valkey-Grundlagen, Linux- und Netzwerkkenntnisse sowie praktische Erfahrung mit valkey-cli und Basisadministration.

Arbeitsweise: Fachvortrag, technische Demonstrationen, strukturierte Schrittfolgen, praktische Übungen am System, kontrollierte Fehlerfälle und schriftliche Prüfpunkte.