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Floating IP

Was ist eine Floating IP?

Bei einer Floating IP handelt es sich in der Regel um eine öffentliche, routingfähige IP-Adresse. Sie wird nicht automatisch zugewiesen, sondern bei Bedarf vom Projektträger selbst kurzzeitig zugeordnet. Dabei kann die Zuordnung sowohl eine als auch mehrere Instanzen betreffen. Die Instanz, der eine Floating IP manuell zugewiesen wurde, verfügt zeitgleich über eine statische, automatisch vergebene IP, die der Kommunikation im privaten, nicht routbaren Bereich des Netzwerkes dient. Eine manuell zugeteilte Floating IP sorgt dafür, dass Nutzer außerhalb eines Netzwerks oder einer Cloud die Dienste erkennen und erreichen können.

Dynamische und statische IPs

Bei der Verbindung eines Rechners mit dem Internet wird diesem vom Internet-Service-Provider in der Regel eine dynamische IP zugewiesen. Dabei handelt es sich um den vergleichsweise kostengünstigen Standard – sowohl für die Anbieter als auch für die Nutzer. Die Zuweisung ist zeitlich begrenzt, die zeitlichen Abstände können fest definiert oder unregelmäßig sein. Erhält der Nutzer vom Provider eine neue IP, wird die bisherige in der Regel einem anderen Nutzer zugewiesen.

Statische IPs sind einem Rechner oder anderen Geräten dauerhaft zugeordnet. Sie werden vor allem im Bereich der Web- und E-Mail-Server verwendet. So sind die Angebote und Inhalte über eine eindeutige URL erreichbar und jederzeit wieder auffindbar. Auch für die reibungslose Kommunikation der Geräte (Computer und auch Peripheriegeräte wie beispielsweise Drucker) innerhalb eines Netzwerks werden statische IPs vergeben. Einer statischen IP kann ein Domain-Name zugewiesen werden. So lässt sie sich leichter einprägen. Bei dynamischen IPs ist eine solche Benennung wenig sinnvoll, da sie laufend den Nutzer wechseln.

Eine Floating IP lässt sich weder der dynamischen noch der statischen Variante eindeutig zuordnen, da sie nicht automatisch zugewiesen wird und jederzeit manuell verändert werden kann.

Unterschied zwischen Floating IP und privater IP

Eine private IP wird vom DHCP-Server zugewiesen. Sie ist innerhalb der Instanz sichtbar, beispielsweise durch die Verwendung des Befehles “ip a”. Charakteristisch für die private IP ist, dass sie zum privaten Netzwerk gehört. Für die Kommunikation einzelner Instanzen innerhalb derselben Broadcast-Domain verwendet sie einen virtuellen Switch, den L2-Agenten in den Rechenknoten. Der Zugriff von Instanzen anderer privater Netzwerke kann über den virtuellen Router, den L3-Agenten, erfolgen.

Die Floating IP wird weder per DHCP zugewiesen noch statisch festgelegt. Das Betriebssystem des Gastes “weiß” nicht, dass es sich bei der zugewiesenen IP um eine Floating IP handelt. Der Zugriff aus dem öffentlichen Netzwerk kann auf Instanzen mit zugewiesener Floating IP-Adresse über eben diese IP erfolgen.

Generierung einer Floating IP

System-Administratoren konfigurieren unterschiedliche Pools von Floating IPs und stellen diese als Server-Ressourcen zur Verfügung. Nutzer, die eine IP aus diesen Pools beziehen, werden zu deren Eigentümer bzw. Inhaber. Das heißt, dass die Floating IPs vom Nutzer zugewiesen, getrennt und neu zugewiesen werden können. Eine solche IP verbleibt auch nach Beendigung einer Zuweisung als Ressource bei ihm und kann jederzeit neu zugeordnet werden.

Die Pools für Floating IPs werden parallel betrieben und genutzt. Die Internet-Service-Provider nutzen jeweils einen oder mehrere eigene Pools; außerdem können die Pools auch von anderen externen Systemen und Netzen zugeordnet werden. Sollte ein Internet-Service-Provider beispielsweise wegen einer Betriebsstörung vollständig ausfallen, ist aufgrund der vorhandenen Kapazitäten die Erreichbarkeit sichergestellt.

Einsatzbereiche von Floating IPs

Für jede Produktionsumgebung spielt die höchstmögliche Verfügbarkeit eine äußerst wichtige Rolle. Schwachstellen im Kommunikationsnetz, die zum Ausfall von Anwendungen führen können, sind daher möglichst zu vermeiden. Floating IPs unterstützen signifikant das Ziel, solide Infrastrukturen mit marginaler Downtime bereitzustellen.

So können Floating IPs eingehenden Traffic im Netzwerk bei Bedarf auf unterschiedliche Netzwerkknoten verteilen. Bei Netzwerkknoten handelt es sich um Hardware-Vorrichtungen, die in der Telekommunikation für die Verbindung von Übertragungswegen sorgen. Die Floating IP fungiert in diesem Zusammenhang als flexible Load-Balancing-Adresse und ist in der Lage, auftretende Spitzenlasten effektiv abzufedern.

Diese Methode lässt sich mit einem Rechner vergleichen, der große Mengen an zeitgleichen Anforderungen sowie umfangreiche Rechenoperationen bewältigt, indem er die notwendigen Arbeitsschritte auf mehrere Prozessoren verteilt.

Failover-Funktion

Failover heißt im Deutschen “Ausfallsicherung”. Im Bereich der Floating IPs handelt es sich dabei um einen ungeplanten Wechsel innerhalb von Netzwerkdiensten. Fällt ein zentraler Anwendungsserver oder ein primärer Load Balancer in einem Cluster einseitig aus, wird die entsprechend konfigurierte Floating IP ohne Zeitverzögerung einem funktional vergleichbaren, also redundantem Anwendungsserver oder einem sekundären Load Balancer zugewiesen. Die aktive Einheit, zu der die IP “floatet”, führt die geforderten Prozesse ohne Unterbrechung fort. Die Failover-Funktion trägt für unternehmensrelevante Systeme und Anwendungen maßgeblich zur Sicherheit bei.

Switchover-Funktion

Ist der Wechsel einer Floating IP von einem primären zu einem sekundären Load Balancer geplant, wird dies als “Switchover” bezeichnet. Die Diensteübertragung wird nicht aufgrund eines Fehlers oder eines Systemausfalls ausgelöst, sondern aktiv und gezielt von einem System-Administrator ausgeführt und gesteuert. Ein Switchover wird beispielsweise bei Wartungsarbeiten an Pirmär- und Sekundärsystemen eingesetzt, um die fortlaufenden Funktionen der jeweiligen Instanz sicherzustellen.

Vorteile der Floating IP

Die Vorteile einer Floating IP liegen vor allem in der flexiblen Handhabung. Floating IPs lassen sich jederzeit frei und nach Bedarf variabel zuweisen. Damit eignen sie sich für unterschiedliche Einsatzgebiete.

Eine Floating IP ermöglicht unter anderem reibungslose Upgrades mit minimaler Downtime, und zwar von einzelnen Anwendungen bis hin zu komplexen Websites. Während das Upgrade innerhalb einer Instanz ausgeführt wird, kann eine andere den laufenden Traffic ohne weitere Zeitverzögerung übernehmen. Nach dem erfolgreichen Upgrade wird der Datentraffic wieder auf die jetzt aktualisierte Systemeinheit zurückgeleitet.

Ein bestimmter Dienst kann von mehreren Instanzen betrieben werden, ohne dass diese für den Nutzer sichtbar sind. Wird ein solcher Dienst mit mehreren Anbietern vom Nutzer in Anspruch genommen, erscheint die entsprechende Floating IP lediglich als Server-IP.

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