Granikos Technology Blog

The following PowerShell scripts have been published by our Exchange and Office 365 experts to the technical community at TechNet Gallery. Please use the GitHub repositories to report issues or to file feature requests.

General

• GlobalFunctions Module
  A module to provide centralized logging capabilities. This script is a *must have* for other Exchange 2013/2016/2019 modules if mentioned in the notes section of the script.
  • Blog: https://www.granikos.eu/en/justcantgetenough/PostId/210/globalfunctions-shared-powershell-library
  • PowerShell Gallery: https://www.powershellgallery.com/packages/GlobalFunctions

Office 365

• Test Office 365 Domain Availability
  Using this script you can test the domain availability in Office 365 and Azure AD.
  • Blog: https://www.granikos.eu/en/justcantgetenough/PostId/296/test-office-365-domain-availability 
  • Github: https://github.com/Apoc70/Test-DomainAvailability 
     
• Test thumbnailPhoto for Azure AD guest users
  Using this script you can update the default guest user profile photo.
  • Blog: https://www.granikos.eu/en/justcantgetenough/PostId/1708/set-thumbnailphoto-for-azure-ad-guest-users 
  • Github: https://github.com/Apoc70/Set-GuestUserPhoto 

Exchange Server 2013 / 2016 / 2019

• Exchange Environment Report v2
  This script creates an HTML report showing the following information about an Exchange 2019, 2016, 2013, 2010, and, to a lesser extent, 2007 and 2003 environment.
  • Blog: https://www.granikos.eu/en/justcantgetenough/PostId/1718/exchange-environment-report-v2
  • Github: https://github.com/Apoc70/Get-ExchangeEnvironmentReport
     
• Report for enabled client protocols
  This script gathers a list of enabled users for a selected Exchange Server client protocol.
  • Blog: https://www.granikos.eu/en/justcantgetenough/PostId/1815/report-for-enabled-client-protocols
  • Github: https://github.com/Apoc70/Get-EnabledProtocolReport
     
• Export delegate and SMTP forwarding information for Exchange (Online) mailboxes
  PowerShell script to export mailbox delegates, SMTP forwarding inbox rules, and mailbox SMTP forwarding information or compliance auditing.
  • Blog: https://www.granikos.eu/en/justcantgetenough/PostId/1693/export-mailbox-delegates-and-smtp-forwarding-information
  • Github: https://github.com/Apoc70/Get-DelegatesAndForwardingRules
     
• Manage Master Category List for Shared Mailboxes and Teams
  C# solution to export/import/copy the master category list to other users/shared mailboxes or even Microsoft Teams calendar.
  • Blog: https://www.granikos.eu/en/justcantgetenough/PostId/1423/manage-master-category-list-for-shared-mailboxes-and-teams
  • Github: https://github.com/Apoc70/MailboxCategoryListManager
     
• Create a new Room Mailbox with Security Groups
  A script to create a new room mailbox with associated full access and/or send-as security groups.
  • Blog: https://www.granikos.eu/en/justcantgetenough/PostId/337/create-a-new-room-mailbox-with-security-groups
  • Github: https://github.com/Apoc70/New-RoomMailbox
     
• Export all user mailbox permissions
  This script exports all mailbox folder permissions for mailboxes of the type UserMailbox. This is useful for documentation purposes prior to migration.
  • Blog: https://www.granikos.eu/en/justcantgetenough/PostId/219/export-all-user-mailbox-folder-permissions 
  • Github: https://github.com/Apoc70/Get-MailboxPermissionReport 
     
• Remove Out-Of-Office rules from user mailbox
  This script searches for OOF rules created by users using the Outlook rule-tab in the OOF assistant and deletes existing OOF rules.
  • Blog: https://www.granikos.eu/en/justcantgetenough/PostId/328/remove-out-of-office-rules-from-user-mailbox 
  • Github: https://github.com/Apoc70/Manage-OOF-Settings 
     
• Add resized user photos automatically
  This script supports resizing of user photos and storing the resized images in Active Directory, Exchange On-Premises, or Exchange Online.
  • Blog: https://www.granikos.eu/en/justcantgetenough/PostId/307/add-resized-user-photos-automatically 
  • Github: https://github.com/Apoc70/Set-UserPictures 
     
• Parse email messages content for further processing
  This script fetches emails from a given monitoring mailbox by searching email messages for a given subject string.
  • Blog: https://www.granikos.eu/en/justcantgetenough/PostId/322/parse-mailcontent 
  • Github: https://github.com/Apoc70/Parse-MailContent 
     
• Update OWA vDir config across multiple servers
  This script checks multiple Exchange Server 2013 OWA web.config files for the existence of IMCertificateThumbprint and IMServerName XML nodes required for Skype for Business OWA integration.
  • Blog: https://www.granikos.eu/en/justcantgetenough/PostId/301/update-owa-vdir-webconfig-across-multiple-exchange-servers 
  • Github: https://github.com/Apoc70/Set-OwaIMSettings 
     
• Remove Orphaned HealthMailbox and SystemMailbox Accounts from MESO Container
  This script removes Active Directory objects for HealthMailboxes or SystemMailboxes in the Microsoft Exchange System Objects (MESO) container that do not have a homeMDB attribute set.
  • Blog: https://www.granikos.eu/en/justcantgetenough/PostId/297/remove-orphaned-healthmailbox-and-systemmailbox-accounts-from-meso-container 
  • Github: https://github.com/Apoc70/Remove-OrphanedMailboxAccounts 
     
• Connect to Exchange Server 2013+ using remote PowerShell
  This script connects to a dedicated or a randomly selected Exchange Server using remote Powershell.
  • Blog: https://www.granikos.eu/en/justcantgetenough/PostId/293/connect-to-exchange-server 
  • Github: https://github.com/Apoc70/Connect-ToExchange 
     
• Create Exchange internal/external Url based certificate requests
  This script helps to create certificate requests (CSR) based on hostnames used for internal and external URLs of Exchange Server virtual directories.
  • Blog: https://www.granikos.eu/en/justcantgetenough/PostId/290/create-exchange-internalexternal-url-based-certificate-requests 
  • Github: https://github.com/Apoc70/Create-CertificateRequest  
     
• Export Messages from Transport Queue
  Script to suspend and export messages from a transport queue.
  • Blog: https://www.granikos.eu/en/justcantgetenough/PostId/282/export-messages-from-message-queue 
  • Github: https://github.com/Apoc70/Export-MessageQueue  
     
• Simple import of multiple PST files for a single user
  A script to simplify the import of multiple PST files for a single user.
  • Blog: https://www.granikos.eu/en/justcantgetenough/PostId/234/simple-import-of-multiple-pst-files-for-a-single-user
  • Github: https://github.com/Apoc70/Start-MailboxImport
     
• Create a new Team Mailbox with Security Groups
  A script to create a new shared mailbox with associated full access or send-as security groups.
  • Blog: https://www.granikos.eu/en/justcantgetenough/PostId/239/create-a-new-team-mailbox-with-security-groups
  • Github: https://github.com/Apoc70/New-TeamMailbox
     
• Find and remove corrupt HealthMailboxes
  Script to find and remove or disable Exchange Server 2013 HealthMailboxes
  • Blog: https://www.granikos.eu/en/justcantgetenough/PostId/212/find-and-remove-corrupt-healthmailboxes
  • Github: https://github.com/Apoc70/Fix-HealthMailboxes
     
• Change IIS Log File Settings
  Script to configure IIS log file location and other log file settings, especially for Exchange Server 2013/2016
  • Blog: https://www.granikos.eu/en/justcantgetenough/PostId/220/change-iis-log-file-settings
  • Github: https://github.com/Apoc70/Set-Webserver
     
• Purge Exchange Server 2013/2016/2019 and IIS Log Files
  Script to purge Exchange Server 2013/2016/2019 and IIS log file remotely from a managing or job server
  • Blog: https://www.granikos.eu/de/justcantgetenough/PostId/208/purge-exchange-server-and-iis-log-files
  • Github: https://github.com/Apoc70/Purge-LogFiles
     
• Send emails for Transport Agent and Transport Rule testing
  A script for sending a defined number of emails of a certain type having a specific attachment for the testing of Transport Agents and Transport Rules
  • Blog: https://www.granikos.eu/en/justcantgetenough/PostId/215/send-test-emails-to-validate-transport-rules-or-transport-agents
  • Github: https://github.com/Apoc70/Send-TestMail
     
• Copy a receive connector from one Exchange 2013 Server to multiple Exchange Servers
  Script to copy a configured Exchange Server 2013/2016/2019 receive connector from a source server to additional Exchange 2013/2016/2019 servers.
  • Github: https://github.com/Apoc70/Copy-ReceiveConnector
     
• Add remote IP-address ranges to an existing receive connector
  Add remote IP address ranges to an Exchange Server 2013/2016/2019 receive connector.
  • Blog: https://www.granikos.eu/en/justcantgetenough/PostId/222/add-remote-ip-address-ranges-to-a-receive-connector
  • Github: https://github.com/Apoc70/Add-ReceiveConnectorIpAddress
     
• Copy anti-virus pattern to Exchange 2010/Exchange 2013 servers
  Script to copy anti-virus pattern files from a given source location to multiple Exchange 2010/Exchange 2013 servers
  • Github: https://github.com/Apoc70/Copy-AntiVirusPattern
     
• Gather Exchange Configuration Data
  Script to gather Exchange Org configuration data and export the configuration as text/CSV files
  • Blog: https://www.granikos.eu/en/justcantgetenough/PostId/287/gather-exchange-configuration-data
  • Github: https://github.com/Apoc70/Get-ExchangeOrganizationDetails 
     
• Create a scheduled task for Exchange Server 2013+
  This script adds a new scheduled task for an Exchange Server 2013+ environment in a new task scheduler group "Exchange".
  • Blog: https://www.granikos.eu/en/justcantgetenough/PostId/218/create-a-scheduled-task-for-exchange-server-2013
  • Github: https://github.com/Apoc70/New-ScheduledExchangeTask 
     
• Fetch all remote SMTP servers from Exchange receive connector logs
  This scripts fetches remote SMTP servers by searching the Exchange receive connector logs for the EHLO string.
  • Blog: -
  • Github: https://github.com/Apoc70/Get-RemoteSmtpServers
     
• Clear Private Flag on Mailbox Messages
  C# Executable to clear an item's private flag after migrating public folder content to a shared mailbox.
  • Blog: https://www.granikos.eu/en/justcantgetenough/PostId/303/clear-private-flag-on-mailbox-messages
  • Github: https://github.com/Apoc70/RemovePrivateFlag 
     
• Set Mailbox Item Private Flag
  C# Executable to set an item's private flag after migrating public folder content to a shared mailbox from a legacy mailbox system.
  • Blog: https://www.granikos.eu/en/justcantgetenough/PostId/379/set-mailbox-item-private-flag
  • Github: https://github.com/Apoc70/SetPrivateFlag 

Exchange Server 2007/2010

• Fetch recently created public folders
  This script gathers all public folders created during the last X days and exports the gathered data to a CSV file
  • Blog: https://www.granikos.eu/en/justcantgetenough/PostId/304/fetch-recently-created-public-folders
  • Github: https://github.com/Apoc70/Get-NewPublicFolders
     
• Remove orphaned users and groups from legacy public folder ACLs
  Cleanup legacy public folder ACLs by removing orphaned other unproperly configured accounts
  • Blog: https://www.granikos.eu/en/justcantgetenough/PostId/263/clean-legacy-public-folder-acl
  • Github: https://github.com/Apoc70/Clean-PublicFolderACL
     
• Exchange 2010 Public Folder Replication Report (UTF8 support)
  An updated version of the script originally posted by Mike Walker to support public folder with non-ASCII characters
  • Blog: https://www.granikos.eu/en/justcantgetenough/PostId/211/exchange-public-folder-replication-report
  • Github: https://github.com/Apoc70/Get-PublicFolderReplicationReport
  • Original Post at TechNet Gallery: https://gallery.technet.microsoft.com/office/Exchange-2010-Public-944df6ee
     
• Add multiple legacy public folder replicas recursively
  Script to get more control of adding legacy public folder replicas recursively
  • Blog: https://www.granikos.eu/en/justcantgetenough/PostId/217/add-multiple-legacy-public-folder-replicas-recursively
  • Github: https://github.com/Apoc70/Add-PFReplica

Other Stuff

• Convert Word documents using PowerShell
  This script converts Word compatible documents to a selected format utilizing the Word SaveAs function. Each file is converted by a single dedicated Word COM instance.
  • Blog: https://www.granikos.eu/en/justcantgetenough/PostId/353/convert-word-documents-using-powershell
  • Github: https://github.com/Apoc70/Convert-WordDocument

Please send comments, wishes, and ideas to support@granikos.eu.

Enjoy!

Need assistance with your Exchange Server Organization? You plan to upgrade your Exchange Server Organization? You plan to migrate to Office 365? Contact us: info@granikos.eu

Updates

Update 2020-10-05: Fetch all remote SMTP servers from Exchange receive connector logs added
Update 2020-05-25: TechNet Gallery links removed due to end of TechNet Gallery in mid-2020
Update 2020-02-07: Report for enabled client protocols, Exchange Environment Report - v2, Set thumbnailPhoto for AzureAD guest users added
Update 2019-05-07: Export mailbox delegates and SMTP forwarding information added
Update 2018-09-04: Add remote IP-address ranges to a receive connector added
Update 2018-06-16: Manage Master Category List for Shared Mailboxes and Teams added
Update 2018-04-29: Convert Word documents using PowerShell and Set Mailbox Item Private Flag added
Update 2018-01-24: Create a new Room Mailbox with Security Groups added
Update 2017-11-11: Export all user mailbox permissions added
Update 2017-09-22: Remove Out-Of-Office rules from user mailbox added
Update 2017-05-20: Parse email messages content for further processing and Update OWA vDir config across multiple servers added
Update 2017-03-18: Fetch recently created public folders and Clear Private Flag on Mailbox Messages added
Update 2017-02-22: Remove Orphaned HealthMailbox and SystemMailbox Accounts from MESO Container added
Update 2017-02-17: Test Office 365 Domain Availability added
Update 2017-02-13: Connect to Exchange Server 2013+ using remote PowerShell added
Update 2017-02-07: Create Exchange internal/external Url based certificate requests, Create a scheduled task for Exchange Server 2013 added
Update 2017-01-24: Gather Exchange Configuration Data added
Update 2017-01-05: Export Messages from Transport Queue added
Update 2016-11-29: Clean legacy public folder ACL added, Scripts categorized
Update 2016-11-28: Add multiple legacy public folder replicas added
Update 2016-08-18: Simple import of multiple PST files for a single user added
Update 2016-07-28: Change IIS Log File settings Github Url added, Create a new Team Mailbox with Security Groups added
Update 2016-06-04: GlobalFunctions added
Update 2015-06-18: Copy-ReceiveConnector updated
Update 2015-06-01: Exchange 2010 Public Folder Replication Report (UTF8 support)
Update 2015-05-21: Copy anti-virus pattern to Exchange 2010/Exchange 2013 servers added
Update 2014-12-10: Copy a receive connector from one Exchange Server to multiple Exchange Servers added

Exchange Server 2019 ist die aktuelle Version der E-Mail-Messaging Plattform für die Installation in der lokalten IT-Infrastruktur (aka On-Premises). Als lokale Infrastruktur gilt auch die Nutzung von Exchange Server 2019 auf virtualisiserten Serversystemen in Microsoft Azure. Bei Microsoft handelt sich, technisch gesehen, nur um ein ausgelagertes Rechenzentrum. Als wirkliche Alternative zu einem eigenen Betrieb von Exchange Server 2019 steht Ihnen Exchange Online, als Bestandteil des Software-as-a-Service Angebotes von Office 365, zur Verfügung.

Der Betrieb von Exchange Server 2019, die hybride Verbindung zwischen einer lokalen Exchange Organisation und Exchange Online oder die alleinige Nutzung von Exchange Online erfordern eine detaillierte Planung und Vorbereitung. 

Auf dieser Seite finden Sie die wichtigsten Referenz-Links zu Online Ressourcen von Microsoft und anderen Quellen, um das für Sie richtige Exchange Produkt zu installieren, einzurichten und zu betreiben.

Planung einer Exchange Organisation

Wie einleitend schon ausgeführt, kann Exchange grundsätzlich in vier unterschiedlichen Architekturmodellen betrieben werden, die ihre ganz individuellen Vor- und Nachteile bieten. Diese sind:

• Exchange Online (SaaS)
  Hierbei wird Exchange als integraler Bestandteile des SaaS-Angebotes von Office 365 verwendet. Sie nutzen  hierbei immer die aktuellste Version von Exchange Server.
   
• Exchange Hybrid
  Hierbei werden eine lokale Exchange Organisation und Exchange Online parallel betrieben und sind bidirektional miteinander verbunden. Beide Umgebungen können mit der jeweils anderen Umgebung kommunizieren und auf Inhalte.
   
• Exchange Server in Azure (IaaS)
  Hier agiert Azure als Erweiterung Ihrer internen IT-Infrastruktur. Sie betreiben in Azure virtuelle Serversysteme und betreiben dort Exchange Server Systeme. Diese Systeme können auch in einer Hybrid-Anbindung mit Exchange Online betrieben werden. 
   
• Exchange On-Premises
  Dies entspricht einer klassischen Exchange Organisation mit Exchange Server Systemen, die Sie auf Ihren eigenen Serversystemen, virtualisiert oder physikalisch, betreiben.

IT-Responsibility	Exchange Online	Exchange Hybrid	Azure IaaS	On-Premises
Data Governance und Rechtemanagement
Client Endpunkte
Benutzerkonten- und Zugriffsverwaltung
Identitäten und Active Directory Infrastruktur
Netzwerk
Applikationen
Betriebssystem
Physikalische Host-Systeme
Physikalisches Netzwerk
Physikalische Rechenzentren

 = kontrolliert durch Microsoft
 = kontrolliert durch Kunden

• Exchange Server-Unterstützbarkeitsmatrix
• Exchange Server build numbers and release dates
• Exchange-Processor Query Tool: PowerShell Edition
• Exchange Server 2016 Role Requirements Calculator
• Processor Query Tool v1.1
• Outlook license requirements for Exchange features
• Modern public folder deployment best practices

Installation

• Exchange Server 2019 Installationsvoraussetzungen
  Unterstützt sind immer jeweils das aktuelle CU und die beiden vorherigen CUs)
  • Übersicht der Voraussetzungen
  • Visual C++ Redistributable Packages for Visual Studio 2013
  • Microsoft .NET Framework 4.7.2 (Offline-Installer) (RTM, CU1, CU2, CU3)
  • Microsoft .NET Framework 4.8 (Offline-Installer) (CU2 +)
  • Microsoft Unified Communications Managed API 
    • Bestandteil des Exchange Server 2019 Installationsmediums

• Exchange Server 2016 Installationsvoraussetzungen
  Unterstützt sind immer jeweils das aktuelle CU und die beiden vorherigen CUs)
   
  • Übersicht der Voraussetzungen
  • Visual C++ Redistributable for Visual Studio 2012
  • Visual C++ Redistributable Packages for Visual Studio 2013
  • Microsoft .NET Framework 4.5.2 (Offline-Installer)
  • Microsoft .NET Framework 4.6.1 (Offline Installer) (CU2 - CU7)
    • Hotfix-Rollup 3146715 für.NET Framework 4.6 und 4.6.1 in Windows (Windows Server 2012R2)
  • How to temporarily block installation of the .NET Framework 4.7 
  • Microsoft .NET Framework 4.7.1 (Offline Installer) (CU8, CU9, CI10, CU11, CU12)
  • Microsoft .NET Framework 4.7.2 (Offline-Installer) (CU11, CU12, CU13, CU14)
  • Microsoft .NET Framework 4.8 (Offline-Installer) (CU13 +)
  • Microsoft Unified Communications Managed API 4.0, Core Runtime 64-bit
    • Exchange Server 2019 ISO beinhaltet einen angepassten UCMA-Installer
       

Betrieb

Der Betrieb und die vollständige Verwaltung von Exchange Server erfordern die Verwendung der Exchange Management Shell (EMS). Mit Hilfe des browserbasierten Exchange Admin Center (EAC) können Sie Gelegenheitsaufgaben durchführen. Dies gilt für Exchange Server 2019 ebenso wie für Exchange Online.

• Exchange PowerShell auf Microsoft Docs
• Exchange Online PowerShell Modul mit MFA (Click-to-Run Installation, erfordert für den ausführenden Rechner eine direkte Verbindung ins Internet)
• Sammlung an PowerShell-Skripten für Exchange Server und Exchange Online
• Exchange Server 2019 - Das Handbuch für Administratoren
   
• Exchange Berechtigungen
• Exchange Empfängerobjekte
• Clients und mobile Geräte
• Nachrichtenfluss und Transport-Pipeline
• E-Mail-Adressen und Adressbücher
• Hohe Verfügbarkeit und Ausfallsicherheit

Exchange Online

• Exchange Online Protection IP Addresses

Hybrid Betrieb

• Exchange Hybrid Deployments
• Hybrid Deployment Procedures

Administration

• Add-Ins
  • Specify the administrators and users who can install and manage add-ins for Outlook
  • Add-ins for Outlook in Exchange Online
  • Manage deployment of Office 365 add-ins in the Microsoft 365 admin center

Präsentationen

Migrationswege zu Exchange Server 2019

Exchange Server 2019 MetaCache Datenbank und BIgFunnel

Viel Spaß mit Exchange Server 2019 und Exchange Online.

Sie benötigen Hilfe bei der Planung und Installation Ihrer Exchange Server Installation? Sie haben Fragen über Ihre bestehende Exchange Server Infrastruktur und möchten Exchange Online implementieren? Kontaktieren Sie uns per E-Mail info@granikos.eu oder besuchen Sie unsere Webseite http://www.granikos.eu

Was bedeutet Exchange Server Hybrid?

Eine lokale Exchange Organisation eines Unternehmens kann mit Exchange Online, einer der Kernbestandteile von Microsoft 365, verbunden werden. Diese Verbindung erfolgt durch die sog. Hybrid-Konfiguration und ist eine besondere Vertrauensstellung zwischen zwei technisch getrennten Exchange Umgebungen.

Diese besondere Vertrauensstellung zwischen der lokalen Exchange Organisation und Exchange Online ist notwendig, damit E-Mail- und System-Nachrichten, die zwischen beiden Umgebungen unsgetauscht werden, als interne E-Mail-Nachrichten erkannt und verarbeitet werden. Nur so ist es möglich, die korrekte Funktion aller Exchange Komponenten, unabhängig vom Bereitstellungsort der Benutzerpostfächer, zu gewährleisten.

Welche Vorteile ein Exchange Hybrid-Betrieb für die Exchange Umgebung in Ihrem Unternehmen hat, erfahren Sie in diesem Microsoft Docs Artikel.

Das folgende Schaubild verdeutlicht die Hybrid-Konfiguration und die besondere Vertrauensstellung (gepunktete grüne Linie).

Eine Exchange Hybrid-Konfiguration richten Sie mit Hilfe des Hybrid Confguration Wizard (HCW) ein. Während der HCW-Einrichtung müssen Sie sich für eine der zur Verfügung stehenden Möglichkeiten für den Hybrid-Betrieb entscheiden.

Welche Optionen für den Hybrid-Betrieb gibt es?

Für den Hybrid-Betrieb einer lokalen Exchange Organisation mit Exchange Online gibt es mehrere Möglichkeiten. Wir unterscheiden zwei grundlegende Betriebsvarianten, den klassischen und den modernen Hybrid-Betrieb. Für diese beiden Varianten stehen je bis zu drei Betriebsmodi zur Verfügung.

Das folgende Schaubild verdeutlich die unterschiedlichen Betriebsmodi für die beiden Betriebsvarianten einer Hybrid-Konfiguration.

Nun stellt sich automatisch die Frage, welchen Betriebsmodus soll ich für Hybrid-Konfiguration meiner Exchange Organisation verwenden?

Schauen wir uns zuerst an, welche technischen Voraussetzungen die beiden Betriebsvarianten haben.

Klassischer Hybrid-Betrieb

Der klassische Hybrid-Betrieb erfordert, dass interne Exchange Server aus dem Internet über das Protokoll HTTPS erreichbar sind. Über diese Verbindung erfolgt die Kommunikation von Exchange Online zur internen Exchange Organisation für Hybrid-Funktionen. Damit einher geht die Anforderung für eine aus dem Internet erreichbare IP-Adresse und die Verwendung eines offiziellen TLS-Zertifkates.

Moderner Hybrid-Betrieb

Der moderne Hybrid-Betrieb erfordert keinerlei eingehende HTTPS-Verbindung von Exchange Online zur internen Exchange Organisation. 

Die Verbindung zwischen der lokalen Exchange Organisation und Exchange Online erfolgt über den Exchange Hybrid Agent. Die Software für den Exchange Hybrid Agent ist als Dienst auf einem Server installiert und verbindet sich über eine ausgehende HTTPS-Verbindung mit Exchange Online. Die Konfiguration durch den HCW steuert hierbei das Verhalten von Exchange Online. Mit Blick auf den Hybrid-Betrieb von Exchange ist dies die bevorzugte und schnellste Betriebsvariante, da keinerlei zusätzliche Komponenten für eingehende HTTPS-Verbindungen benötigt werden. Wenn Ihr Unternehmen jedoch Microsoft Teams verwenden möchte und weiterhin Postfächer von Teams-Anwendern auf lokalen Exchange Servern betrieben werden sollen, können Sie diese Betriebsvariante nicht nutzen. Microsoft Teams unterstützt für dieses Betriebsszenario nur den klassischen Hybrid-Betrieb.

Klassicher und Moderner Hybrid-Betrieb

• Beide Betriebsvarianten benötigen für den hybriden Nachrichtenfluss ein- und ausgehende SMTP-Verbindungen zwischen der lokalen Exchange Organisation und Exchange Online.
   
• Beide Betriebsvarianten erfordern ausgehende HTTPS-Verbindungen zu Exchange Online von den internen Exchange Server Systemen.

Für welches Betriebs- und Migrationsszenario passen die fünf Betriebsmodi?

		Vollwertige, klassische Hybrid-Konfiguration mit direkter Veröffentlichung der Exchange Organisation ins Internet (SMTP/HTTPS) Dauerhafter Hybrid-Betrieb Postfächer On-Premises und in Exchange Online
		Hybrid-Konfiguration, inkl. Azure AD Connect, zum einmaligen Verschieben aller Postfächer zu Exchange Online Temporärer Hybrid-Betrieb über wenige Monate Ziel: Migration aller Postfächer zu Exchange Online
		Hybrid-Konfiguration, inkl. Azure AD Connect Express Setup, zum einmaligen Verschieben aller Postfächer zu Exchange Online Temporärer Hybrid-Betrieb über wenige Tage oder Wochen Ziel: Migration aller Postfächer zu Exchange Online
		Vollwertige, klassische Hybrid-Konfiguration für neue Konfigurationen mit Hilfe des Exchange Hybrid-Agenten, jedoch mit Funktionseinschränken Dauerhafter Hybrid-Betrieb Postfächer On-Premises und in Exchange Online
		Hybrid-Konfiguration, inkl. Azure AD Connect, zum einmaligen Verschieben aller Postfächer zu Exchange Online mit Hilfe des Exchange Hybrid-Agenten Temporärer Hybrid-Betrieb über wenige Monate MIgration aller Postfächer zu Exchange Online

Herausforderungen

Die Implementierung eines Hybrid-Betriebes stellt Ihr Unternehmen vor technische Herausforderungen. Daher muss die Einrichtung des hybriden Exchange Betriebes gut geplant werden.

Für den klassischen Hybrid-Betrieb benötigen Sie externe IP-Adressen für die beiden Protokolle HTTPS und SMTP, während für den modernen Hybrid-Betrieb nur eine IP-Adresse für das Protokoll SMTP benötigt wird. Ebenso benötigen Sie TLS-Zertifikate. Für den Nachrichtenfluss zwischen der lokalen Exchange Organisation und Exchange Online empfehle ich, ein separates TLS-Zertifikat zu verwenden, das nicht für das E-Mail-Internet-Gateway verwendet wird. 

Die Absicherung der internen Exchange Server vor direkten Zugriffen aus dem Internet hat höchste Priorität. Sichern Sie den E-Mail-Nachrichtenfluss der hybriden Verbindung zwischen der lokalen Exchange Organisation und Exchange Online mit Exchange Edge-Servern ab. Der HTTPS-Zugriff zu den internen Exchange Server von Exchange Online wird über Reverse-Proxies abgesichert.

Bei einem dauerhaften Hybrid-Betrieb ist die lokale Exchange Organisation für die Verwaltung der zu Exchange Online verschobenen Exchange-Objekte zuständig. Im Zusammenspiel mit dem lokalen Active Directory bleibt sie die Source of Authority (SOA). Aus diesem Grund benötigen Sie mindestens einen verbleibenden lokalen Exchange Server, der als sog. Koexistenz-Server betrieben wird. Hierzu sollten Sie einen System mit Exchange Server 2016 oder Exchange Server 2019 verwenden.

Fazit

Mit einer Auswahl von zwei Betriebsvarianten und insgesamt fünf Betriebsmodi fällt es nicht leicht, die passende Wahl zu treffen. Die wichtigste Frage, die Sie sich zuerst stellen müssen ist, wie soll die Bereitstellung von Exchange Funktionen in Zukunft für das Unternehmen aussehen und welche Anforderungen hat das Unternehmen im Hinblick auf die Absicherung von E-Mail-Nachrichten? Sind Anwender-Postfächer in der lokalen Exchange Organisation bereitgestellt und in Ihrem Unternehmen soll Microsoft Teams genutzt werden, so ist die klassische Voll-Hybrid-Variante die einzige Option.

Die größte Flexibilität erreichen Sie mit dem klassischen Hybrid-Betrieb, jedoch ist dies auch die Variante mit den meisten Anforderungen zur Einrichtung und den dauerhaften Betrieb.

Mit dem modernen Hybrid-Betrieb erreichen Sie schnell eine Hybrid-Konfiguration und können zügig Postfächer zu Exchange Online migrieren. Bei Nutzung von Microsoft Teams und Anwender-Postfächern in der lokalen Exchange Organisation ist dies jedoch keine Option. 

Links

• Exchange Server Hybridbereitstellungen
• Voraussetzungen für die Hybridbereitstellung
• Einschränkungen für den Exchange Hybrid Agent
• Tech Talk 3: Exchange Hybrid (Video)

Viel Spaß mit einem sicheren Exchange Online.

Exchange Server besteht aus zwei Kernkomponenten. Zum einen ist es die Bereitstellung von Postfächern, mit all den benötigten Client-Zugriffsprotokollen und Postfach-Funktionen. Die zweite Komponente ist der Nachrichtenfluss, also der Empfang, die Verarbeitung und der Versand von E-Mail-Nachrichten.

Was sich so einfach und trivial anhört, ist ein zentraler und komplexer Baustein in der Exchange Architektur. In diesem Artikel versuche ich ein wenig Licht ins Dunkel des Exchange Nachrichtenflusses zu bringen. Lassen Sie uns mit einem kurzen Rückblick auf die Exchange Server Architektur beginnen.

Die Exchange Server Architektur

Wer sich den Nachrichtenfluss von Exchange Server anschaut, muss sich immer den Funktionsaufbau eines Exchange Servers und die empfohlene Implementierung im Rahmen der Preferred Architecture (PA) in Erinnerung rufen. In der PA wird Exchange Server immer in einer Konfiguration aus mehreren Exchange Servern, die als Datenbankverfügbarkeitsgruppe (DAG) zusammengefasst sind, betrieben. Hierdurch wird eine hochverfügbare Bereitstellung von Postfachfunktionen und Nachrichtentransport erreicht.

Jeder Exchange Server besteht aus einer Frontend- und Backend-Komponente. Eingehende Verbindungen von Drittsystemen erfolgen immer über die Exchange Frontend-Komponenten. Die Kommunikation mit den Backend-Komponenten erfolgt im Regelfall nur Exchange-intern.

Das folgende Diagramm zeigt den schematischen Aufbau der Verbindungen in einer DAG.

Die Konfigurationen für den Nachrichtenfluss unterteilen sich in organisationsweite und serverbezogene Einstellungen. Die organisationsweiten Einstellungen gelten, wie der Name es schon sagt, für die gesamte Exchange Organisation, ganz unabhängig davon wie viele Exchange Server oder  DAGs Sie betreiben. Ob und wie ein Exchange Server diese Einstellungen verarbeiten kann, hängt von der Produktversion ab. Diese Einstellungen sind vollständig in der Konfigurationspartition des Active Directory gespeichert. Ein Beispiel für den Nachrichtenfluss sind die Konfigurationen der Sendekonnektoren.

Serverbezogene Einstellungen wirken sich nur für ein bestimmtes Serversystem aus. Diese Einstellungen werden hauptsächlich ebenfalls in der Konfigurationspartition des Active Directory gespeichert. Ein Beispiel für den Nachrichtenfluss sind die Konfigurationen der Empfangskonnektoren. Einige wenige Einstellungen werden jedoch auch in der lokalen Systemregistrierung gespeichert.

Für den sicheren und stabilen Betrieb von Exchange Server ist eine funktionierende Active Directory Replikation unerlässlich. Hierzu gehört auch eine korrekte Konfiguration der Active Directory Sites. Sie ist gerade in größeren Exchange Organisationen unerlässlich.

Ebenso wichtig ist die korrekte und einheitliche Konfiguration der TLS-Einstellungen auf allen Exchange Servern. Ohne solch eine Konfiguration ist nicht sichergestellt, dass verschlüsselte Verbindungen durch die Empfangs- und Sendekonnektoren aufgebaut werden können. Exchange Server vertraut hier auf die Konfiguration des lokalen Windows Server Betriebssystems und die Bereitstellung gültiger TLS-Zertifikate.

Kommen wir nun zum eigentlichen Thema, dem Exchange Nachrichtenfluss und beginnen mit dem Empfang von E-Mail-Nachrichten.

Der Empfang von Nachrichten

Exchange Server nehmen eingehende E-Mail-Nachrichten über unterschiedliche Wege entgegen. Der bekannteste Weg ist der Empfang über das Protokoll SMTP. Ein Exchange Server unterscheidet hierbei drei unterschiedliche Quelltypen. Im Frontend-Transport erfolgt die Annahme von Verbindungen anderer Server über den Standard TCP-Port 25. Zu den Servern, die sich über diesen Standard SMTP-Port verbinden, zählen:

• Externe E-Mail-Server fremder E-Mail-Domänen, die E-Mail-Nachrichten über das Internet an Ihren Exchange Server senden
• Interne Applikationsserver, die E-Mail-Nachrichten an interne und externe Empfänger senden und einen Exchange Server als sog. Relay-Server verwenden
• Andere interne Exchange Server anderer Produktversionen oder Exchange Server, die in anderen Active Directory Sites platziert sind

Diese Verbindungen erfolgen über den Default Frontend Konnektor, der in seiner Standardkonfiguration nur Nachrichten, die an bekannte Empfänger eigener Domänen entgegennimmt. Die Zustellung von Applikationsnachrichten an externe Empfänger erfordert die Erstellung eines separaten Frontend-Empfangskonnektor.

Zusätzlich zu den Empfangskonnektoren stehen zwei weitere Wege über das lokale Dateisystem des Exchange Servers zur Verfügung, das Pickup- und Replay-Verzeichnis. Beide Verzeichnisse werden vom Backend-Transportdienst, den Sie aus früheren Exchange Versionen sicher noch als Hub-Transport kennen, permanent überwacht und sobald eine Datei dort abgelegt ist, wird sie aufgenommen und verarbeitet. Das Pickup-Verzeichnis dient der Ablage von neuen E-Mail-Nachrichten durch Applikationen. Das Replay-Verzeichnis können Sie nutzen, um Nachrichten, die Sie aus einer Warteschlange exportiert und entfernt haben, erneut in die Verarbeitung zu übergeben.

Zum Schutz vor unberechtigten Verbindungen verwendet Exchange Server unterschiedliche Formen der Authentifizierung. Ergänzend verfügen die Eingangswege über eine Header-Firewall, mit der unberechtigte Informationen aus einer E-Mail-Nachricht herausgefiltert werden.

Der Frontend-Transport verfügt über keine komplexe Business-Logik. Daher ist es wichtig, das Zusammenspiel zwischen Frontend-Transport und Transportdiensten im Backend zu verstehen und sich immer wieder in Erinnerung zu rufen, wenn es zu Problemen kommt. Der Empfangskonnektor im Frontend-Transport nimmt die Verbindung entgegen und führt die Authentifizierung durch. Anschließend wird eine Proxyverbindung zum Transportdienst per TCP-Port 2525 aufgebaut. Hierbei entscheidet nun die Konfiguration Ihrer Exchange Umgebung darüber, wie diese Proxyverbindung erfolgt. Bei einem Einzelserverbetrieb erfolgt die Verbindung zum Transportdienst des gleichen Servers. In einer DAG-Konfiguration wählt der Frontend-Transport den Transportdienst des DAG-Mitgliedservers aus, auf dem in diesem Moment die Datenbankkopie mit dem Postfach des Empfängers aktiv eingebunden ist.

Das folgende Diagramm zeigt das Zusammenspiel zwischen Frontend und Backend beim Empfang von Nachrichten per SMTP.

Beim Empfang einer Nachricht per SMTP versucht Exchange Server die Nachricht ausfallsicher entgegenzunehmen. Zu diesem Zweck erstellt Exchange Server eine Kopie der empfangenen Nachricht und speichert sie als Schattenkopie im Transportdienst eines anderen Exchange Servers. Erst nach dem erfolgreichen Speichern der Schattenkopie und der Speicherung in der lokalen Warteschlange des Backend-Transportdienstes, meldet der empfangende Exchange Server dem sendenden Server eine OK-Meldung.

Auf einem Exchange Server können mehrere Empfangskonnektoren für den gleichen Port konfiguriert werden. Wenn Sie weitere Konnektoren für den gleichen Port erstellen, müssen Sie festlegen, wie Exchange Server einen Konnektor auswählen soll. Am einfachsten ist hier die Konfiguration der IP-Adressen des absendenden Systems als Remote IP-Adresse am Konnektor.

Im Backend des Exchange Servers befinden sich zwei Transportdienste. Der wichtigste Dienst ist der Transportdienst, den manche von Ihnen sicher noch als Hub-Transport aus älteren Versionen von Exchange Server kennen. Diesen Dienst schauen wir uns im nächsten Abschnitt einmal genauer an. Der zweite Dienst ist der Postfachtransportdienst. Dieser Dienst hat die Aufgabe, eingehende Nachrichten in Postfächern lokal eingebundener Datenbanken zu speichern und Nachrichten, die versendet werden sollen, aus Postfächern lokaler Datenbanken zu lesen und zur weiteren Verarbeitung an den Transportdienst zu übermitteln. Diesen Dienst beschreibe ich in einem zukünftigen Artikel.

Der einfach erscheinende Empfang einer E-Mail-Nachricht ist, aus Gründen der Nachrichtensicherheit und zum Schutz vor dem Ausfall eines Systems, eine komplexe Aufgabe. Nach dem Empfang der Nachricht muss sie verarbeitet werden.

Die Verarbeitung von Nachrichten

Die gesamte Verarbeitung von E-Mail-Nachrichten erfolgt im Transportdienst und ist Warteschlangen-basiert, mit der Betonung auf „Warte“. Eine empfangene E-Mail-Nachricht wird in der Submission-Warteschlange gespeichert und wartet dort darauf, zur sog. Kategorisierung aufgegriffen zu werden. In der Categorizer-Komponente erfolgt die Hauptarbeit des Transportdienstes. Zu den Aufgaben gehören:

• Auflösung der Empfängeradressen
• Entscheidung über das Routing der Nachricht, auf Basis der in diesem Moment geltenden Topologie-Informationen
• Konvertierung des Nachrichteninhaltes
• Aufteilung der Nachricht in weitere Nachrichten
  • Aufteilung der Nachricht an mehrere Empfänger
  • Auflösung der Empfänger einer adressierten Verteilerliste
• Paketierung der Nachricht oder Nachrichten zur Zustellung
• Erstellung von Delivery Status Notifications (DSN)

Nach der Verarbeitung im Categorizer ist die Nachricht bereit zur weiteren Zustellung und wird hierzu in einer passenden Warteschlange gespeichert. Der Transportdienst legt für jedes Zustellungsziel eine separate Warteschlange an. Dies ist der Grund, warum Sie immer eine unterschiedliche Anzahl an Warteschlangen auf einem Exchange Server sehen. Die Warteschlangen gliedern sich in unterschiedliche Kategorien:

• Lokale Zustellung an eine aktive Postfachdatenbankkopie, die das Postfach des Empfängers beinhaltet
• Remote Zustellung an eine aktive Postfachdatenbankkopie in der gleichen DAG, die das Postfach des Empfängers beinhaltet
• Remote Zustellung an einen beliebigen Mitgliedsserver einer anderen DAG zur weiteren Zustellung an Postfächer in dieser DAG
• Zustellung an einen konfigurierten Exchange Server eines Sendekonnektors eines Zieladressraumes
• Zustellung an Remote-Domänen über einen definierten Smarthost
• Zustellung an Remote-Domänen mit DNS-basierter MX-Auflösung für die Ziel-Domäne

Zur Speicherung der Warteschlangen verwendet der Transportdienst auf jedem Exchange Server eine eigene Datenbank. In dieser Datenbank werden alle Nachrichten mit ihrem jeweiligen Verarbeitungs- und Zustellungsstatus gespeichert. Der Transportdienst kümmert sich eigenständig um den Funktionsstatus der Datenbank. Kommt es zu einem nicht behebbaren Fehler, wir eine komplett neue Datenbank erstellt und die korrupte Datenbank in einen neuen Ordner verschoben.

Das folgende Schaubild zeigt die Hauptkomponenten zur Verarbeitung von E-Mail-Nachrichten im Exchange Transportdienst.

Leider steht uns für die aktuelle Version Exchange Server kein detailliertes Diagramm des Transportdienstes offiziell zur Verfügung. Im Microsoft Download Center steht das Diagramm von Exchange Server 2010 zur Verfügung und bietet einen guten konzeptionellen Überblick über den Transportdienst. Achten Sie auf die Unterschiede zu modernen Exchange Server Versionen.

Das Routing von Nachrichten

Anwender leben in der Illusion, dass die Zustellung von E-Mail-Nachrichten eine einfache Sache ist und haben meist kein Verständnis für eine verzögerte Zustellung von Nachrichten. In Zeiten von Gigabit-Leitungen und schier unerschöpflicher Computer-Ressourcen hat man sich daran gewöhnt, dass Nachrichten nahezu in Echtzeit übertragen werden.

Einen wesentlichen Beitrag zu einer schnellen und fehlerfreien Verarbeitung leistet das korrekte Routing einer E-Mail-Nachricht. Damit eine Nachricht von Exchange Server fehlerfrei verarbeitet und zugestellt werden kann, ist eine fehlerfreie Active Directory Gesamtstruktur unerlässlich. Die im Exchange Transportdienst aktiven Routing-Agenten arbeiten mit den Informationen, die im Active Directory gespeichert sind. Dies sind u.a.:

• Adressen von Exchange Empfängerobjekten
  • Inkonsistente, fehlerhafte Einträge und identische Einträge an mehreren Objekten sind eine häufige Fehlerquelle
  • Verwaiste Objekte von E-Mail-aktivierten Öffentlichen Ordner gehören ebenso zu den Fehlerquellen
• Konfiguration der Exchange Organisation
  • Verwaiste Server- und Konnektoreinstellungen durch nicht korrekt durchgeführte Deinstallationen können zu Fehlern und Verzögerungen beim Routing führen
• Active Directory Site-Konfiguration
  • Eine fehlerhafte Konfiguration der AD-Sites kann zu Fehlern bei der Zustellung und bei der Nutzung von Schattenkopien führen

Beim Routing einer Nachricht spielt auch die Nachrichtengröße eine Rolle. Exchange zieht mehrere Konfigurationen zu maximalen Nachrichtengröße in Betracht, um so zu bewerten, ob die Nachricht auch wirklich zugestellt werden kann. Kann eine Nachricht nicht zugestellt werden, erhält der Absender einen sog. Non-Delivery Report (NDR). Der Transportdienst betrachtet für die Ermittlung der erlaubten Nachrichtengröße die Konfigurationen auf Organisationsebene, die aller Sende- und Empfangskonnektoren der internen Verbindungsstrecke und die Einstellungen des Zielpostfaches.

Der Versand von Nachrichten

Sendekonnektoren arbeiten die Nachrichten in den Warteschlangen ab und versuchen das jeweilige Zielsystem mit den Konnektoreinstellungen zu erreichen. Eine korrekte DNS-Namensauflösung ist der Schlüssel zu einer fehlerfreifunktionierenden Exchange Infrastruktur. Die interne Namensauflösung ist selten eine Fehlerquelle. Anderes sieht es aus, wenn es um die DNS-Auflösung externer Domänen geht. Stellen Sie sicher, dass Ihre Exchange Server auch externe Domänen effizient und sicher auflösen können, um einen fehlerfreien Nachrichtenfluss mit externen Empfängern zu gewährleisten.

Kommt es beim Versuch einer Zustellung zu einem Fehler, wird der Fehler in der Warteschlange festgehalten. Im Regelfall erkennen Sie Zustellfehler am Anwachsen einer oder mehrerer Warteschlangen. Die Überwachung der Warteschlangengröße ist unerlässlich für einen stabilen Betrieb der Exchange Organisation.

Bedenken Sie, dass die Datenbank des Transportdienstes im Installationspfad eines Exchange Servers platziert ist. Wenn Ihre Exchange Server eine hohe Anzahl von Nachrichten verarbeiten muss, sollten Sie die Datenbank auf einem separaten und ausreichend dimensionierten Laufwerk platzieren.

Zusammenfassung

Der Exchange Server Nachrichtenfluss ist, wenn man unter die Motorhaube schaut, ein komplexes Gebilde. Mit einem richtig konfigurierten Active Directory sind keine Probleme beim Betrieb von Exchange Server zu erwarten. Die Herausforderungen für den Exchange Nachrichtenfluss beginnen mit der Anpassung der Exchange Konfiguration.

Gerade im Hinblick auf die Konfiguration von zusätzlichen Empfangskonnektoren müssen Sie sich immer fragen, ob Sie einen neuen Konnektor wirklich benötigen. Das Troubleshooting des Exchange Nachrichtenflusses ist nicht schwierig, jedoch zeitaufwendig. Gerade in Exchange Umgebungen, die seit einigen Jahren betrieben werden und mehrere Exchange Versionen gesehen haben, besteht ein Risiko, dass veraltete Einträge in der Konfigurationspartition den Betrieb stören. Gleiches gilt für die Exchange Empfängerobjekte. Eine regelmäßige Pflege vermeidet Störungen im Nachrichtenfluss.

Der tägliche Betrieb Ihrer Exchange Organisation wird durch ein proaktives Monitoring, in dem nicht nur der Nachrichtenfluss überwacht wird, einfacher. Neben der Überwachung der Warteschlangen, empfehle ich auch die Überwachung der Transportdienste selbst. Exchange Server verfügt mit der Funktion der Managed Availability zwar über eine integrierte Monitoring Lösung mit automatischen Recovery-Aktionen, jedoch möchten Sie sicher nicht von automatisch neustartenden Diensten überrascht werden.

Links

• Microsoft Exchange Server 2010 Transport Server Role Architecture Diagrams
• Message size and recipient limits in Exchange Server
• DNS and Report Types
• Exchange 2016 + 2019 Mail Flow with Ports

Viel Spaß mit Exchange Server.

Mailscape 365 - Überwachung von Hybrid Exchange und Office 365: Viele Unternehmen verwenden eine lokale Exchange Organisation und Exchange Online in einer Hybrid-Konfiguration, um die Anforderungen ihrer Mitarbeiter zu erfüllen. Der Betrieb einer hybriden Exchange Organisation seine ganz eigenen Herausforderungen für das Monitoring der Dienstverfügbarkeiten. Beginnen Sie noch heute einen unverbindlichen 14-Tage Test von Mailscape 365.

Die Virtualisierung von Exchange ist nicht neu und war bereits seit Exchange 2003 mit VMware eine Option, obwohl es damals von Microsoft keine offizielle Unterstützung hierzu gab. Im Rahmen des Microsoft Server Virtualization Validation Program (SVVP) wurde die Virtualisierung von Exchange 2007 Service Pack 2 auf VMware ESX 3.5 Update 2 erstmal offiziell voll unterstützt.

Mit der Veröffentlichung von Exchange Server 2010 wurden alle Serverrollen (Unified Messaging ab Exchange 2010 SP1) auf allen SVVP validierten Hypervisor-Plattformen unterstützt. Die Unterstützung der Virtualisierung von Exchange Server 2010 wurde aber nur langsam adaptiert, da dies eine grundlegende Änderung im Design und der Architektur der Systeminfrastruktur mit sich brachte. Viele Systemadministratoren misstrauten der Virtualisierung und führten häufig die fehlende "Performance" als primären Grund an, sich gegen die Virtualisierung zu entscheiden. Interessant ist, dass "Performance" als genereller Begriff verwendet wurde (wird), um die Virtualisierung von Exchange Systemen abzuwenden. Die technologische Weiterentwicklung von Exchange und die stete Reduzierung der Anforderungen an Speichermedien in Bezug auf den erforderlichen Datendurchsatz, denn diese waren in der Vergangenheit der einzige Grund, sich gegen die Virtualisierung zu entscheiden, wird teilweise immer noch ignoriert.

Mit Exchange Server 2013 können alle Rollen problemlos virtualisiert werden und ermöglichen so eine optimale Ausnutzung der Hardware-Ressourcen in Ihrem Rechenzentrum.

Trotzdem ist es erforderlich, eine Exchange Umgebung korrekt und gewissenhaft zu planen und zu berechnen. Dies hat sich mit der Virtualiserungsoption für Exchange nicht geändert. Nur mit einer gewissenhaften Planung können komplexe Änderungen der Exchange-Landschaft zu einem späteren Zeitpunkt vermieden werden.

Exchange Server 2013 besteht aus folgenden Serverrollen:

• Client Access
  Diese Rolle stellt alle Endpunkte für Client-Verbindungen zur Verfügung, arbeitet aber als reiner Proxy, da das Rendering für Clients in der Mailbox-Rolle stattfindet
   
• Mailbox
  Diese Rolle wird auch als Back-End Rolle bezeichnet, da sie alle Funktionen für den Exchange Betrieb beinhaltet: Postfachdatenbanken (MBX), Nachrichtenfluss (HUB), Unified Message (UM) und Client Rendering
  
  
• Edge
  Optionale Rolle für den Einsatz in der DMZ als E-Mail Gateway Server zum/vom Internet

Die erfolgte Reduzierung von vier Serverrollen in Exchange 2007/2010, hin zu zwei Serverrollen, wenn wir die Edge-Rolle einmal als Sonderfall betrachten, erleichtert die Konzeption einer virtualisierten Exchange-Umgebung erheblich.

Wenn es um das Thema Virtualisierung von Enterprise-Applikation geht, einmal ganz ohne den Fokus Exchange, muss immer geklärt werden, wie die Hochverfügbarkeit (HA) der Applikation gewährleistet wird. Auf der einen Seite existieren HA-Funktionen in der jeweiligen Hypervisor-Plattform selber, auf der anderen Seite stehen die HA-Funktionen der Applikationen. Naiv gesehen könnte man annehmen, dass beides zusammen das Maximum an Hochverfügbarkeit bieten würde. Dies ist jedoch nicht der Fall.  

Gerade für den Fall eines Support-Calls mit Microsoft ist es wichtig, dass Exchange in einer Konfiguration betrieben wird, die auch zu 100% unterstützt wird.

Für die Virtualisierung von Exchange Server 2013 gilt es Folgendes für einzelnen Systemkomponenten zu beachten

• Live Migration
  Exchange 2013 Server können mit Live Migration (vMotion bei VMware) zwischen Hypervisor-Hosts verschoben werden. Live Migration kann auch mit Mitgliedsservern einer Database Availability Group (DAG) durchgeführt werden.
   
• Hypervisor HA
  Virtualisierte Exchange Server können mit HA Funktionen der Hypervisor-Plattform, z.B. vSphere HA bei VMware, kombiniert werden.
  Wichtig ist, dass bei den virtualisierten System der Disk State nicht gespeichert und wiederhergestellt wird. Hierbei wird ein System "suspended", auf einen anderen Hypervisor-Host verschoben und wieder "resumed". Dieser Vorgang stellt kein unterstütztes Szenario für Exchange Server 2013 dar. Im Rahmen von vSphere HA wird ein System im ausgeschalteten Zustand ("Power Off") recovered, was einem Kaltstart gleichkommt. Diese Vorgehensweise ist ein unterstütztes Szenario für virtualisierte Exchange Server.
   
• Snapshots
  Die Verwendung von Snapshots ist kein unterstütztes Szenario. Da ein Exchange Server in Abhängigkeit zu zahlreichen externen Systemen und Konfigurationen steht, führt ein zurückgerollter Snapshot zum Verlust von Konfigurationen und Instabilität der gesamten Exchange-Umgebung. Snapshots von virtualisierten Exchange Servern sind kein Mittel für Exchange-Backup und -Restore.
   
• CPU-Verhältnis (Virtuell/Physisch)
  Microsoft und VMware empfehlen ein CPU Core Verhältnis (Virtuell : Physisch) von 1:1. Dies erleichtert grundsätzlich die Planung der Exchange Umgebung. Ein Verhältnis von 2:1 ist möglich, sollte aber nicht überschritten werden. Ebenso ist dringend anzuraten, eine Monitoring-Lösung einzusetzen, um die CPU Auslastung stetig zu protokollieren. Ein Anpassung bzw. Verdichtung der Ressourcen empfiehlt sich erst, nachdem ein Baseline für den Betrieb erstellt wurde.
   
• Speichermedien
  Durch die stark gesunkenen Anforderungen an den Datendurchsatz für Postfachdatenbanken und Protokolldateien (Disk IO) können virtualisierte Exchange System mit einer Vielzahl unterschiedlicher Disksysteme betrieben werden. In der Vergangenheit wurde primär SAN Speicher entweder als DAS oder als virtualisiertes SAN (z.B. HP EVA) verwendet und als RAW Volume eingebunden. Mögliche Arten sind Fiber Channel, iSCSI VMFS, iSCSI PassThrough, iSCSI Initiator im OS, Flat File VHDX. Welche Variante zum Einsatz kommt hängt somit noch stärker von der jeweiligen lokalen Infrastruktur ab. Dynamisch erweiterte Disks sollten aus Performancegründen nicht zum Einsatz kommen. Microsoft unterstützt keine "Thin Disks" für Exchange Datenpartitionen (Postfachdatenbanken, Protokolldateien)
   
• Netzwerkspeicher
  NAS Speicher, also VMDK Dateien, die sich auf NFS Speicher befinden und die im Gastbetriebssystem direkt eingebunden werden, sind nicht von Microsoft unterstützt. Virtuelle VHDX Festplatten, die sich auf SMB 3.0 Speichermedien befinden werden von Hyper-V unterstützt.
   
• Arbeitsspeicher
  Hypervisor-Plattformen unterstützen Funktionen zur dynamischen RAM-Zuweisung oder zum Overcommitment von Ram-Ressourcen. Die sog. Dynamic Memory Funktionen in Hyper-V sind für den Betrieb eines virtualisierten Exchange-Servers nicht unterstützt. Auch die Funktionen zur Verwaltung des Arbeitsspeichers in VMware führen zu einem nicht-performanten Betriebszustand von Exchange. Der Arbeitsspeicher sollte im Rahmen einer festen Reservierung dem System zugewiesen werden.
  Auch hier gilt die Empfehlung, die RAM-Nutzung und -Auslastung mit einer Monitoring-Lösung zu überwachen. Das Verhalten mit und ohne Dynamic Memory lässt sich so auch gut einem A/B-Test unterziehen.

Planung für Exchange Server 2013

Exchange Server 2013 kann ebenso wie Vorgängerversionen als Multi-Role Server (Mailbox- und CAS-Rolle auf einem Server) oder als Single-Role Server (Mailbox-Rolle und CAS-Rolle auf separaten Systemen) installiert werden. So wie Exchange Rollen selber aufgeteilt werden können, können auch physische und virtuelle Systeme verteilt betrieben werden.

• 100% Virtualisierung
  • CAS- und Mailbox-Rolle auf getrennten virtuellen Systemen installiert Ermöglicht die Skalierung von zusätzlichen CAS Systemen getrennt von Mailbox-Servern
  • CAS- und Mailbox-Rolle als Multi-Role System installiert Ermöglicht eine vereinfachte Skalierung mit System-Template und anschließender automatischer Verteilung von Postfächer über alle Mailbox-Server
    
    
• Gemischter Betrieb
  • CAS-Rolle virtualisiert, Mailbox-Rolle als physischer Server Ermöglich das einfach Skalieren von CAS Servern, die physischen Mailbox-Server arbeiten bevorzugt mit DAS Speicher für Postfachdatenbanken. Dieser Ansatz unterstützt den "klassischen" Administrator, der Exchange Server "lieber" physisch betreibt
    
    
• Physischer Betrieb
  • CAS- und Mailbox-Rolle als Multi-Role Server auf einem System Wie bereits beim gemischten Betrieb mit virtualisierter CAS-Rolle sollte auch hier der Exchange Server mit DAS betrieben werden. Durch die HA Funktionen von Exchange ist SAN Speicher entschieden zu teuer.

Natürlich können (sollten) auch die benötigten Load Balancer virtualisiert betrieben werden. Die möglichen Kombinationen mit den o.g. Exchange-Konfigurationen sind zahlreich und werden in diesem Artikel vernachlässigt.

Grundsätzlich gilt die Empfehlung, für das Sizing einer Exchange 2013 Umgebung (physisch oder virtuell), den Exchange 2013 Server Role Requirements Calculator zu verwenden. An diesem Tool führt kein Weg vorbei, wenn man eine verlässliche Aussage zu den Anforderungen für die Exchange Umgebung erhalten möchte. In den aktuellsten Versionen sind notwendige Berechnungskorrekturen für die Virtualisierung bereist enthalten. Microsoft geht von einem zusätzlichen Overhead durch den Hypervisor von 10% aus. VMware wiederum geht von ca. 2% bis 5% Overhead aus.  

Wie bereits erwähnt, ist eine 1:1 Zuordnung von virtuellen CPU Cores zu physischen CPU Cores zu empfehlen, da dies die Umsetzung der kalkulierten Anforderungen in den laufenden Betrieb stark vereinfacht.

Microsoft hat empfiehlt beim Einsatz von Exchange Server (2010 und 2013) auf das Hyper-Threading der CPUs zu verzichten. Wichtig ist, dass Hyper-Threading CPUs nicht gleichzusetzen sind mit physischen CPUs. Als Hauptgrund wird angegeben, dass dies die CPU Planung unnötig verkompliziere. Als zweiter Grund wird die .NET Garbage Collection angeführt, die auf Basis der CPU Anzahl arbeitet und entsprechend Arbeitsspeicher allokiert. Durch Hyper-Threading wird allerdings unnötig viel Arbeitsspeicher für die Garbage Collection reserviert.

Im Rahmen einer Virtualisierung besteht das beschriebene Problem nicht im gleichen Ausmaß, wie in einer physischen Umgebung, da der VM eine feste Anzahl an Prozessoren zugeordnet ist. Dies bedeutet, dass Sie das für Ihre Umgebung passende Processor-Ratio finden müssen, wenn Sie nicht der 1:1 Zuordnung folgen möchte. Dies gelingt am besten, indem Sie mit einer 1:1 Zuordnung beginnen und mit einer System-Monitoring Lösung eine Baseline erstellen. Anschließend passen Sie die Prozessorzuordnung an und vergleichen die Auslastung- und Performancediagramme mit der Baseline.

Die nachfolgende Tabelle listet die Mindestanforderungen an Arbeitsspeicher für Exchange Server 2013

Dies sind die absoluten Mindestanforderungen. Ohne Verwendung des Role Requirements Calculators wird eine korrekte Planung für den performanten Betrieb von Exchange nicht gelingen.

Für einen Exchange Mailbox-Server mit 1000 Postfächern mit einem Anwenderprofil von 150 gesendeten und empfangenen Nachrichten pro Tag und einer Anforderung von 36MB Datenbankcache pro Postfach, benötigen Sie bereits mindestens 36GB Arbeitsspeicher. Ergänzend zum Role Requirements Calculator empfehle ich den Blog-Artikel "Ask the Perf Guy: Sizing Exchange 2013 Deployments" (http://bit.ly/PerfGuyExchange2013Deployments).

Ergänzend zu den Speicheranforderungen für Exchange Server 2013 müssen noch 4GB bis 8GB für das Betriebssystem addiert werden.

Für die Planung der Netzwerkverbindungen der virtuellen Systeme gelten die gleichen Anforderungen wie für physische Exchange Server. Exchange Server, die nicht Mitgliedsserver einer DAG sind, können mit einem einzelnen Netzwerkadapter konfiguriert werden. Mitgliedsserver einer DAG sollten immer mit zwei Netzwerkadaptern konfiguriert werden, um die Datenbankreplikation über ein separates Netz zu leiten und vom allgemeinen Zugriff auf die Postfachdatenbanken zu trennen. Der Einsatz von einzelnen Netzwerkadaptern ist zwar unterstützt, sollte sich aber auf Test- und Laborumgebungen beschränken.

Die physischen Netzwerkadapter im Host-System können durch Teaming ausfallsicher konfiguriert werden.

Das nachfolgende Beispiel zeigt, wie ein Exchange 2013 Mailbox Server, der Mitgliedserver einer DAG ist, und ein CAS Server nur durch VLANs getrennt an einem virtuellen Switch verbunden sind. Der virtuelle Switch ist durch NIC-Teaming im Hypervisor redundant mit der physischen Netzwerk Infrastruktur verbunden.

Mit der gleichen Exchange Server-Konstellation kann aber das DAG Netzwerk-Interface zur Datenreplikation über einen separaten virtuellen Switch, der über ein eigenes NIC-Interface im Hypervisor verfügt, mit einem dedizierten Replikationsnetzwerk verbunden werden.

Die zweite Konfiguration stellt sicher, dass die Datenreplikation in einem dedizierten physischen Netzwerk stattfindet. Jedoch erhöht dieser Lösungsansatz auch die Komplexität der Netzwerkinfrastruktur selber. Hinzu kommt, dass standardmäßig das MAPI Netzwerk als Backup für einen möglichen Ausfall des Replikationsnetzwerkes verwendet wird. Wenn Sie ausschließen möchten, dass das MAPI Netzwerk als Backup-Netzwerk verwendet werden kann, müssen Sie die  Hochverfügbarkeit des Replikationsnetzwerkes sicherstellen.

In VMware Umgebungen empfiehlt es sich, immer den VMXNET3 Adapter für die virtuellen Maschinen zu verwenden, da der E1000 Adapter im Host-System nur CPU 0 für die Emulation verwendet. Die Nutzung des VMXNET3 Adapters bietet somit eine deutlich bessere Performance gegenüber dem E1000 Adapter.

Ganz unabhängig von der gewählten virtuellen Netzwerkkonfiguration muss immer sichergestellt werden, dass die Host-System sowohl in der Hardware-seitigen, als auch in virtuellen Netzwerkkonfiguration identisch konfiguriert sind. Die virtuellen Gast-Systeme können schließlich nur zwischen Hosts verschoben werden, die auch die notwendigen Ressourcen (virtuelle Switche, VM Port Groups, etc.)  zur Verfügung stellen.

Die Bereitstellung des notwendigen Festplattenspeichers für virtualisierte Exchange Server 2013 Systeme bietet vielfältige Optionen. Die rein physischen Optionen, wie z.B. Bereitstellung von Raw LUNs, die in einem SAN Speicher konfiguriert sind, oder VMDK, VHD/VHDX Dateien im SAN oder im DAS, oder aber die direkte Einbindung der Datastore-Volumes per iSCSI im Gast-Betriebssystem selber, unterliegen den Möglichkeiten und Anforderungen Ihrer Unternehmensumgebung. Manchmal unterliegt die Auswahl des Speichermediums aber auch internen politischen Richtlinien, durch die bestimmt wird, dass ein "teurer" SAN Speicher verwendet werden muss, obwohl dies durch die Anforderungen von Exchange Server 2013 selber gar nicht mehr notwendig ist. Eines der Arguments für die Migration zu Exchange Server 2013 ist die Unterstützung von günstigen JBOD Enclosures, die sehr große Datenspeicher sehr günstig (im Vergleich zu klassischem SAN Speicher) bereitstellen können.

Hier muss eine sehr genaue Abwägung zwischen technischem Vorteil/Nutzen und dem zusätzlichen Aufwand und der zusätzlichen Komplexität in der Umgebung für Speichersubsysteme erfolgen. Es ist meist schwierig, die Einführung einer neuen Technologie nur mit den Anforderungen einer einzigen Applikation zu begründen. Es ist hilfreich zu prüfen, ob nicht auch andere Applikationen, die in naher Zukunft migriert werden sollen (z.B. von SharePoint 2010 auf SharePoint 2013), von dem neuen Speichermedium profitieren können. Eine stärkere strategische Ausrichtung hilft bei der Argumentation sehr.

Zusammenfassend kann man sagen, dass die Virtualisierung eine große Flexibilität im Sizing und im Betrieb einer Exchange Plattform mit sich bringt. Jedoch birgt eine Virtualisierung schnell auch Risiken. Dieses Risiken wirken sich nicht unbedingt auf den sicheren Betrieb von Exchange aus, sondern vielmehr auf die Reaktionszeit, also die Performance der Exchange Umgebung.

Grundsätzlich darf man aber nicht vergessen, dass gemessene Performance nicht gleichzusetzten ist, mit subjektiv gefühlter Performance. Insbesondere Endanwender sind sehr empfindlich und reagieren kritisch, wenn "Ihr" Outlook nicht in der gleichen Zeitspanne startet, wie "gestern". Ähnlich sieht es aus, wenn Nachrichten durch mangelhafte Ressourcenverfügbarkeit zu lange in einer Warteschlange verweilen, bevor sie zugestellt werden. Auch wenn Administratoren wissen, dass E-Mail (oder besser SMTP) ein Warteschlangen-basierende Kommunikation ist, ist dies Endanwendern meist nur sehr schwer zu vermitteln.

Viel Spaß bei der Virtualisierung von Exchange Server 2013.

Links

• Server Virtualization Validation Program, http://www.windowsservercatalog.com/svvp.aspx
• Exchange 2013 Server Role Requirements Calculator v6.3, http://gallery.technet.microsoft.com/office/Exchange-2013-Server-Role-f8a61780
• Ask the Perf Guy: Sizing Exchange 2013 Deployments, http://bit.ly/PerfGuyExchange2013Deployments
• ENow Monitoring und Management Suite, http://www.granikos.eu/de/Mailscape
• PRTG System Moniroting, http://www.paessler.com/prtg
• Microsoft Clustering on VMware vSphere: Guidelines for supported configurations, http://bit.ly/MSClusterOnvSphere
• Licensing Microsoft server products for use in virtual environments, http://bit.ly/ServerVirtualizationLicenseMobility
• Standard Performance Evaluation Corporation (SPEC), http://www.spec.org

Warum gibt es die Preferred Architecture?

Exchange Server ist ein sehr tolerantes Produkt und lässt sich in unterschiedlichste IT-Infrastruktur-Varianten installieren. Einige der möglichen Infrastruktur-Varianten sind gut geeignet für den Betrieb von Exchange Server, andere leider weniger gut. Daher ist es immens wichtig, bei der Planung einer Exchange Server Umgebung die notwendige Sorgfalt walten zu lassen.

Basis für die Planung einer Exchange Server Implementierung ist der Hauptgrundsatz für moderne Exchange Server Versionen:

Dieser Hauptgrundsatz wird, wie die Erfahunrg zeigt, leider allzu häufig ignoriert. Dieser Ignoranz wird in vielen Fällen dadurch Vorschub geleistet, dass Hard- und Software-Hersteller ihre ganz eigenen Hochverfügbarkeitslösung (HA) verkaufen möchten. Zu diesen Lösungen gehören sowohl HA-Funktionen von Hypervisor-Plattformen, aber auch, und dies viel häufiger, HA-Lösungsansätze von Storageanbietern.

Die Standardisierung einer Plattform wird nicht dadurch erreicht, indem eine unnötig komplexe Infrastruktur zum Standard erklärt wird, sondern das eine möglichst einfache Implementierung der Exchange Server Plattform zum Standard gemacht wird.

Unzählige Supportanfragen bei der Exchange Produktgruppe (PG) haben die Preferred Architecture Empfehlung über die Jahre reifen lassen. Sie ist daher keine spontan entstandene Empfehlung. Sie ist entstanden aus den Anforderungen und Kenntnisgewinnen im täglichen Betrieb der hochverfügbaren Cloudinfrastruktur von Exchange Online.

Sicherlich werden Sie nun einwenden, dass Sie keine Cloud-Plattform betreiben möchten. Sie dürfen nicht vergessen, dass eine moderne Exchange Server Version hochverfügbar betrieben werden möchte. Vergessen Sie daher nicht den Hauptgrundsatz für moderne Exchange Server Versionen ab Version 2013.

Auf der Microsoft Ignite Konferenz 2017 wurde in zahlreichen Vorträgen auf die Preferred Architecture Bezug genommen. Man konnte dem Eindruck erliegen, dass hier missioniert werden sollte. Am letzten Tag der Konferenz haben Boris Lokhvitsky und Robert Gillies eine sehr interessante Session zur richtigen Implementierung von Exchange Server gehalten. Hierbei wurde auch betrachtet, welche technischen Mindestanforderungen für eine Exchange Server Implementierung gelten und wie eine optimale Betriebsumgebung aussieht. Ein optimaler Betrieb einer On-Premises Implementierung folgt der Preferred Architecture. Ist dies nicht möglich sollte man sich für einen Wechsel zu Exchange Online entscheiden.

Das nachfolgende Diagramm verdeutlicht die unterschiedlichen Design-Optionen für eine Messaging-Plattform auf Basis von Exchange Server 2016.

Was bedeutet das nun im Detail für eine erfolgreiche Exchange Server Implementierung?

• Standardisiert
  Exchange Online bietet eine standardisierte Nutzung von Exchange Server Funktionen im Rahmen des Software-as-a-Service Angebotes von Office 365. Hierbei nutzen Sie nur die Funktionen von Exchange und haben keinerlei direkten Zugriff auf die Server Systeme. Die gesamte Verwaltung des Betriebssystems und das Patchen von Exchange Server führt Microsoft für Sie durch. Sie können sich so ganz auf die Konfiguration Ihrer Exchange Online Organisation oder aber den Hybrid-Verbund mit Ihrer lokalen Exchange Organisation konzentrieren.
   
• Strukturiert
  Die strukturierte Implementierung einer Exchange Server Plattform folgt der Preferred Architecture der Exchange Produktgruppe oder der Product Line Architecture, basierend auf den Empfehlungen und Erkenntnissen von Microsoft Architekten. Eine solche Implementierung ist, ebenso wie die Nutzung von Exchange Online, als Lösung für einen optimalen Betrieb anzusehen. Wie sich die Preferred Architecture im Detail darstellt wird weiter unten beschrieben.
   
• Empfohlen
  Eine On-Premises Exchange Server Implementierung, die den Best Practices folgt, weicht in signifikanten Punkten von der Preferred Architecture ab und bietet trotzdem einen sicheren und stabilen Betrieb. Eine solche Abweichung ist z.B. der Betrieb auf einem Hypervisor, jedoch unter Anwendung der Betriebsparameter für den Betrieb von Exchange Server auf physikalischen Systemen (Stichwort: feste Ressourcenzuweisung). Der Exchange Server Best Practices Analyzer ist eine Click-To-Run Applikation, die direkt aus dem Exchange Admin Center einer On-Premises Implementierung heraus aufgerufen werden kann. Alternativ kann hierzu auch das Exchange Analyzer Script von Paul Cunningham aus der TechNet Gallery verwendet werden.
   
• Unterstützt
  Eine unterstützte Implementierung von Exchange Server weicht in zahlreichen Punkten von der Preferred Architecture ab, bewegt sich aber immer noch im durch Microsoft unterstützten Betrieb. Solch ein unterstützter Betrieb folgt den Exchange Server Systemanforderungen und den Exchange Server Speicherkonfigurationsoptionen. Diese Art der Implementierung ist als absolutes Mindestmaß anzusehen.
   
• Funktioniert (irgendwie)
  Natürlich kann man Exchange Server auch irgendwie zum Laufen bringen. Dies ist die letzte Kategorie. In diese Kategorie fallen Einzelserver Implementierungen unter Verwendung von redundanten Speichersystemen oder der grundsätzlich Betrieb von Exchange Server mit nicht unterstützten Speichersystemen (siehe Exchange Server Speicherkonfigurationsoptionen). In diesem Bereich fallen aber auch Exchange Server Implementierung auf AWS oder Microsoft Azure ohne Premium Storage. Ihre produktive Exchange Server Plattform sollte nicht zu dieser letzten Kategorie gehören, da Sie ansonsten ein unnötig hohes Betriebsrisiko eingehen.

Was ist die Preferred Architecture?

Was ist nun die viel zitierte Preferred Architecture und was bedeutet sie für eine erfolgreiche On-Premises Implementierung und den sicheren Betrieb von Exchange Server.

Die Preferred Architecture ist kein starres Gebilde. Vielmehr passt sie sich regelmäßig den technischen Gegebenheiten an. Zuletzt wurde z.B. die Empfehlung für den maximalen Arbeitsspeicher je Server von 96GB auf 192GB angehoben.

Nachfolgend werden die vier Bereiche der Preferred Architecture beschrieben. Ich empfehle aber dringend, immer auf den aktualisierten EHLO Blog Artikel Bezug zu nehmen und sich noch einmal mit der Exchange Server 2016 Architektur vertraut zu machen.

Die Preferred Architecture gliedert sich in die folgenden vier Bereiche:

• Namensraum-Design
• Rechenzentrumsdesign
• Server-Design
• DAG-Design

Namensraum-Design

Der Exchange Namensraum (Namespace) beschreibt die DNS Hostnamen, die erforderlich sind, damit sich Clients (z.B. Outlook, Browser oder mobile Endgeräte) mit den Exchange Servern verbinden können. Im Rahmen des Data Center Designs (s.u.) wird davon ausgegangen, dass diese Verbindungen auf zwei Standorte verteilt werden. 

Bei der Planung der Exchange Server Namensräume (Namespaces) unterscheidet man zwischen gebundenen (bound) und ungebundenen (unbound) Namensräumen für Exchange Server in zwei Rechenzentren.

Bei einem gebundenen Namensraum besitzt jedes Rechenzentrum einen eindeutigen Namen für den Zugriff auf Exchange Server Client Access Services. Clientverbindungen erfolgen somit immer zu dem Rechenzentrum, in dem sich auch die aktive Datenbankkopie des angefragten Benutzerpostfaches befindet.

Bei einem ungebunden Namensraum verfügen die Rechenzentren über keine eigenen Namen für den Zugriff auf Exchange Server Client Access Services. Clientverbindungen werden bei jeder Anfrage durch den Load Balancer in eines der beiden Rechenzentren geleitet. Eine Ausnahme bilden hier die Office Online Server (OOS), die immer einen gebundenen Namensraum erfordern.

Das nachfolgende Beispiel für eine Preferred Architecture Namespace Design benötigt vier Namen:

1. AutoDiscover Endpunkt: autodiscover.varunagroup.de
2. Client Endpunkt für alle Exchange Dienste: mail.varunagroup.de
3. Office Online Server Endpunkt Rechenzentrum A: oos-a.varunagroup.de
4. Office Online Server Endpunkt Rechenzentrum B: oos-b.varunagroup.de

Rechenzentrumsdesign

Eine hochverfügbare und ausfallsichere Architektur erfordert den Betrieb von mindestens zwei Rechenzentren. Ob es sich nun um vollwertige und eigenständige Rechenzentren oder um lokale Serverräume in getrennten Brandabschnitte im gleichen Gebäude handelt, lasse ich hier bewusst offen. Die Anforderungen zur Verfügbarkeit von IT-Basisdiensten hängen schließlich nicht nur von einer Exchange Server Implementierung ab.

Eine wichtige Anforderung ergibt sich aber für den Betrieb des Active Directory in der Preferred Architecture.

Der über zwei Rechenzentren gestreckte Betrieb einer einzelnen Active Directory Site wird zwar technisch unterstützt, für die Preferred Architecture ist es aber empfohlen, dass jedes Rechenzentrum in einer eigenen Active Directory Site abgebildet wird. Die Gründe dafür sind:

• Die Funktionen für einen ausfallsicheren Betrieb des E-Mail Transports mit Shadow Redundancy und Saftety Net
• Der Active Directory Design Empfehlung folgend müssen Netzwerkesegmente mit einer Gesamtlaufzeit von mehr als 10ms in separaten Active Directory Site platziert werden

Server-Design

In der Preferred Architecture werden alle Exchange Server mit Postfachrolle als physikalische Systeme betrieben. Die Hauptgründe hierfür sind:

• Jeder Server ist für eine 80% Auslastung bei größtmöglichem Ausfallszenario berechnet
• Virtualisierung stellt eine zusätzliche Komplexität im Falle einer Wiederherstellung dar, die keinerlei Vorteil bringt (siehe auch Hauptgrundsatz von Exchange Server)

Die physikalischen Server, die für eine Preferred Architecture Implementierung verwendet werden, haben keine allzu besonderen Anforderungen. Solch ein Standard-Server besteht aus:

• 2HE Server, Dual-Sockel mit 20-24 Prozessorkernen
• Maximal 192GB Arbeitsspeicher
• Festplattencontroller mit Batterie-abgesichertem Schreib-Cache
• 12 oder mehr Festplatteneinschübe im Servergehäuse

Die weiteren Konfigurationen des Servers sind:

• Einzelner RAID1 Verbund aus zwei Festplatten für das Betriebssystem, Exchange Server Installation, Protokolldateien und Transportdatenbanken
• Alle weiteren SAS Festplatten sind als JBOD konfiguriert
• Dateisystem für Datenlaufwerke ist ReFS
• Schutz der Daten durch BitLocker Festplattenverschlüsselung
• Absicherung gegen Festplattenausfall durch DAG AutoReseed

DAG-Design

Um eine optimale Nutzung der Systemressourcen im ungebundenen Namensraummodell zu gewährleisten, werden die aktiven Kopien der Datenbanken gleichmäßig (symmetrisch) über alle Mitgliedsserver der Database Availability Group (DAG) verteilt. Die maximal 16 Mitgliedsserver einer DAG werden ebenfalls symmetrisch, mit einer geraden Anzahl an Servern je Rechenzentrum über alle Rechenzentren verteilt.

Durch mehr Mitgliedsservern in einer DAG wird eine bessere Redundanz und Nutzung der Ressourcen sichergestellt. Die Preferred Architecture sieht vor, dass eine DAG aus mindestens acht Mitgliedsservern besteht. Bei einem steigenden Ressourcenbedarf wird die DAG um weitere Mitgliedsserver erweitert. 

DAG Netzwerkdesign

In der Preferred Architecture benötigt Exchange Server für einen sicheren Betrieb nur eine einzelne Netzwerkschnittstelle. Diese Netzwerkschnittstelle wird ohne Teaming betrieben. Diese vereinfachte Netzwerkanforderung erleichtert den Betrieb und auch die Wiederherstellung im absoluten Fehlerfall. Eine separate Heartbeat-Netzwerkschnittstelle für die Cluster-Kommunikation ist nicht erforderlich.

Witness Server

Der Witness Server einer DAG gewährleistet das korrekte Verhalten der DAG bei einem automatischen Failover, sollte es zu einem Ausfall eines Rechenzentrums kommen. Im Idealfall wird der Witness Server an einem dritten Standort in einer anderen Active Directory Site platziert. Sollte kein dritter Standort zur Verfügung stehen, so kann der Witness Server auch in Microsoft Azure betrieben werden.

Zusammenfassung

Was ist nun die richtige Exchange Server Architektur?

Wenn Sie der Preferred Architecture (Blauer Kreis) oder aber der Best Practice Empfehlung (Lila Kreis) folgen, können Sie einen sicheren Betrieb der E-Mail Plattform in Ihrem Unternehmen gewährleisten, ohne unnötige technische Risiken einzugehen. Jenseits einer Nutzung von Exchange Online stellen diesen beiden Design-Optionen das Optimum für einen zuverlässigen Betrieb dar. Je weiter Sie sich von der Preferred Architecture für Exchange Server entfernen, um so mehr steigt das Betriebsrisiko.

Wenn Sie den vollmundigen Produktversprechen von Drittherstellern für Speicherlösungen oder anderen faszinierenden Lösungen zur Hochverfügbarkeit von Exchange Server folgen, so verabschieden SIe sich in eine individuelle "funktioniert irgendwie" Implementierung. Tritt bei solch einer Implementierung ein Fehlerfall auf, so liegt das Problem nicht beim Produkt Exchange Server. Die Erfahrung hat leider gezeigt, dass in solchen Fällen immer von Unzulänglichkeiten in der Implementierung abgelenkt wird.

Als absolute Mindestempfehlung gilt eine Exchange Server Implementierung, die den Exchange Server Systemanforderungen und den Exchange Server Speicherkonfigurationsoptionen folgt.

Abkürzungen

• PA | Preferred Architecture
• PLA | Product Line Architecture

Links

• The Exchange 2016 Preferred Architecture
• Introducing the Microsoft Product Line Architecture
• Exchange Server 2016 Architecture
• BRK3158 - Do Exchange Right Or Move to Office 365

Viel Spaß beim Betrieb von Exchange Server.