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在 FlexPod for VMware 上运行 Microsoft 应用程序

Cisco、NetApp 和 VMware 共同推出了 FlexPod(TM) for VMware® 基础架构解决方案。这是一种经过预先调整和验证的标准化数据中心架构设计,旨在简化和加快共享 IT 基础架构或云的部署并降低部署风险,可通过精选渠道合作伙伴获得。几个月前,Cisco 的 Ashok Rajagopalan 和 NetApp 的 David Klem 联合发表了一篇文章,详细介绍了基础 FlexPod 架构的主要功能以及一些用例。由于这篇文章的点击次数超出了近期发表的几乎任何一篇其他文章,因此 Tech OnTap 邀请我续写一篇,深入地谈一谈如何在 FlexPod for VMware 上部署常用的 Microsoft® 应用程序,并着重介绍性能、效率、数据保护和灾难恢复方面一些主要的支持功能,以及相关的最佳实践。

对于混合 Microsoft 工作负载的优势

FlexPod for VMware 基础架构解决方案具有独一无二的虚拟化功能,可简化 Microsoft 应用程序的部署和安全隔离。VMware vCenter(TM) 提供可扩展、可伸缩且支持工作流自动化的管理平台。Cisco Unified Computing System(TM) (UCS) Manager 提供对 Cisco® 组件的嵌入式管理以及与 VMware vCenter 的集成。NetApp® OnCommand® 管理套件与 vCenter 紧密集成,可简化存储管理,并允许您将存储管理任务分配给服务器或 VMware 管理员。

FlexPod for VMware 组件。

图 1) FlexPod for VMware 组件。

您可以微调 FlexPod 配置,纵向扩展单个 FlexPod 配置中的组件或通过多个 FlexPod 配置进行横向扩展,以满足特定工作负载要求。可以添加额外组件,为应用加速、负载平衡、备份、灾难恢复以及其他操作提供功能。例如:

  • Cisco 应用控制引擎 (ACE) 和广域应用服务 (WAAS) 可以为虚拟化的 Microsoft 应用程序提供增强的可用性、性能以及数据中心内部与广域网优化。
  • NetApp SnapManager®、SnapMirror® 和 VMware 站点恢复管理器 (SRM) 可提供应用感知型备份、粒度恢复和自动灾难恢复 (DR),支持您实现高要求的恢复时间目标 (RTO) 和恢复点目标 (RPO)。

虚拟化 Microsoft 应用程序可以为您的整个 IT 运作以及应用程序拥有者和最终用户带来显著的好处。借助 FlexPod 部署您的 Microsoft 应用程序,让您的 IT 团队可以:

  • 在预先验证的共享基础架构上采用集中管理托管多个 Microsoft 应用程序实例,同时还可以控制成本
  • 根据需要,快速地部署新应用程序实例
  • 凭借针对 Microsoft 应用程序的高可用性和端到端 QoS 满足 SLA
  • 完全自动化数据保护和灾难恢复
  • 获得针对所有 FlexPod 组件的联合支持,以帮助简化问题的解决

尽管应用程序拥有者管理应用程序的方式没有改变,但他们的确增强了可用性、安全性和数据保护,加快了新应用程序的部署速度,并实现了应用感知型负载平衡。最终用户,尤其是分支机构的员工和移动用户,将会发现性能有了大大提高,并且提升了应用程序访问体验。

FlexPod 解决方案的每个元素都可以为 Microsoft 应用程序带来特定的优势。

Cisco UCS

Cisco UCS 可控制软件层中的所有服务器属性,以使 FlexPod 中的计算硬件实现无状态运作。Cisco UCS 采用虚拟 MAC 和 WWN 地址完全虚拟化服务器硬件、网络和存储访问。如果某个服务器发生故障,可以无缝地将该服务器的任务分配给其他刀片式服务器,而无需重新配置 VLAN 或交换机。借助 Cisco 管理器,可以轻松地使用模板来部署新服务器。总体结果是:可扩展性、可用性和效率的提升。

从 Microsoft 应用程序角度来看,Cisco UCS、VMware 服务器虚拟化和 NetApp 存储虚拟化的结合可以在以下几个方面进一步优化 Microsoft 应用程序部署:

  • 服务配置文件和模板能够加快额外的虚拟化 Microsoft 服务器的配置速度。通过将预先配置的服务配置文件应用到新的 Cisco UCS 刀片式服务器(可以通过 SAN 启动预先安装的 ESX 主机映像),可以快速地配置 ESX 主机。将此功能与 NetApp 虚拟存储控制台 (VSC) 的快速克隆功能(使用 FlexClone® 来配置虚拟机)相结合,您在几分钟的时间内即可配置多个 Microsoft 应用程序 VM。
  • Cisco 的 M81KR 虚拟接口卡 (VIC) 支持您配置多个额外的虚拟 NIC,因此可根据需要为每台服务器配置任意数量的接口。对于 Exchange,如果您的邮箱服务器采用的是 DAG 配置,那么此功能会非常有用。可以为每种流量类型使用单独的 VLAN。
  • 单就网络来说,与传统方法相比,Cisco UCS 架构将成本减少了 66%。

Cisco Nexus 统一结构

Cisco Nexus® 5500 系列交换机提供统一、高速的结构,以确保连接性和所有网络路径的完全冗余。

通过第一个 FlexPod 配置部署的网络基础架构提供的端口和带宽可支持多达三个 FlexPod 安装。换句话说,您可以在需要更多网络容量之前在基础架构中另外安装两个 FlexPod(总共三个)。

专门设计了以下两个网络组件来支持 VMware:

  • Cisco Nexus 1000V 虚拟监控模块 (VSM) 是在 VMware 内核中或 Cisco Nexus 1010 设备上运行的软件交换机,用来在服务器和网络环境之间提供紧密集成。
  • Cisco Nexus 1010 是支持多个 Cisco Nexus 1000V VSM 实例的专用设备,可减轻单个服务器刀片上的工作负荷,同时提高可扩展性和性能。

NetApp 存储

FlexPod 中包括的 NetApp 存储组件也会为 Microsoft 应用程序带来显著的优势。NetApp 存储旨在提供这些应用程序所需的性能、可用性和效率。

由于 FlexPod 包括 NetApp 完整包软件,因此您可以自由使用 NetApp SnapRestore®、SnapMirror、FlexClone、SnapVault® 和完整的 SnapManager 套件,无需另外付费。SnapManager 套件为 Microsoft Exchange、SQL Server® 和 SharePoint® 以及其他一些常用的应用程序提供应用感知型数据保护。这些组件与 SnapMirror 共同构成了灾难恢复的基础。

NetApp 统一多协议架构提供重复数据删除、精简配置和快速克隆等内置效率功能,在几分钟内即可部署成千上万台虚拟机,能够容纳大量虚拟化的 Microsoft 应用程序实例。

VMware vSphere

FlexPod for VMware 包括 VMware vSphere(TM) Enterprise Plus 和 VMware vCenter。那些已拥有 VMware 企业版许可证的用户无需具有 VMware 软件组件就可获得 FlexPod。大型多核心服务器已成为业界常态,但许多应用程序却不能或尚未将一台物理服务器中的所有核心全部利用起来。借助 VMware 产品实现虚拟化,您可以更好地利用这些核心,还可以隔离不同的服务器角色,而无需添加额外硬件。通过实现虚拟化,也可以为 Microsoft 应用程序维护测试实验室,既省力又省钱。

VMware 提供 VMotion(TM)、Storage VMotion 和 Distributed Resource Scheduler 等功能。利用这些技术,可以在不中断的情况下在不同的服务器或地点之间移动应用程序实例及相关资源,可以监控整个资源池的使用情况并在虚拟机之间智能地分配可用资源。

性能

我们开展了详细的性能研究,对 Microsoft 应用程序在虚拟化环境中的使用情况进行了验证。VMware 和 NetApp 联合展开了广泛的 Exchange 性能测试。(尽管大多数测试使用的是 Exchange 2007,但是您可以完全放心,如果性能在 Exchange 2007 中可接受,那么 Exchange 2010 也能接受,因为 Exchange 2010 的 I/O 已大幅降低。)

图 2 针对在 VMware 上运行 Exchange 的性能进行了总结。如您所见,虚拟性能与物理性能之间的差异始终保持在 5% 以内。即使有 4,000 个用户,CPU 负载也仅达到 25%。在物理情况和虚拟情况中,使用频繁的用户的数量与 CPU 的增加成线性关系。

VMware 环境中与物理环境中的 Exchange 性能对比。

图 2) VMware 环境中与物理环境中的 Exchange 性能对比。

VMware 针对 Microsoft SharePoint Server 2007Microsoft SQL Server 开展了类似的研究。SharePoint 研究表明,一台运行 vSphere 的物理服务器,再加上适用于各种 SharePoint 角色的独立 VM,就可以支持多达 17.16 万名频繁使用 SharePoint 的用户。此外,还针对一个拥有 5 万名用户的 SharePoint 2010 环境开展了详细验证研究,相信很快就会提供 CVD。

Cisco UCS 和 NetApp 存储包括多种额外功能,可帮助增强 Microsoft 应用程序的性能。

在计算方面,FlexPod 包括两种类型的计算刀片式服务器:适用于常规工作负载的 B 系列 B200 M2 刀片式服务器和适用于内存密集型工作负载的 B250 M2 扩展内存刀片式服务器。较大的服务器内存对于大型 Exchange 安装和大型 SQL Server 数据库的性能非常重要,可帮助您减少物理磁盘 I/O,支持您执行将更多的 Exchange 邮箱放置在单个物理服务器上之类的操作。

在每个 FlexPod 配置中包括 NetApp 闪存模块有助于降低读取延迟,减少实现指定性能级别所需的磁盘轴数,还可以大大降低多台 VM 同时启动时,在虚拟化环境中出现的启动风暴所带来的影响。

在 NetApp 对 Microsoft Exchange 2010 进行的基准测试中,添加闪存使达到的 IOPS 的数值翻了一番,并且使支持的邮箱数量提高了 67%。

有助于提高性能的可选功能

可以将 Cisco 应用控制引擎 (ACE) 模块添加到 FlexPod for VMware 配置,以执行应用程序负载平衡、网络流量控制、服务冗余、资源管理以及应用加速和优化。如果您需要支持远程办公室和移动用户,Cisco WAAS 可提供 WAN 优化来加快应用的交付,帮助满足远程用户的各种操作要求,例如访问电子邮件、向 SharePoint 站点上传或自其下载文件或文件夹等。

FlexPod 还可以提供端到端服务质量 (QoS),支持您在实施安全多租户 (SMT) 时,按轻重缓急来安排应用工作负载。我们独一无二的 SMT 功能可在每个基础架构层(服务器、网络和存储)提供 QoS。在大多数实施中,会在一个层中启用 QoS 机制,希望下游层或上游层也会因此受到制约。不同的应用具有不同的特性:一些应用可能对计算要求高,一些可能对网络要求高,而另一些应用则可能对 I/O 要求高。仅凭限制 I/O 对控制 CPU 密集型应用的 CPU 利用率所起的作用很小,甚至不起作用。

此 QoS 功能意味着您可以确保,您最重要的工作负载总是能够获得所需的资源,以达到预期或超出预期的效果。它还意味着您可以放心地提高资源利用率,以获得更高的效率,而无需担心服务级别是否会受到影响。

更高的效率

使用 FlexPod for VMware,您在充分利用基础架构投资的同时,可以简化操作并减轻 IT 员工的负担,从而使 Microsoft 应用程序环境更加高效。

对于每个应用角色,传统 Microsoft 应用程序部署分别使用一个物理服务器。虽然数据库服务器或 Exchange 邮箱服务器可能会充分地利用物理资源,但其他服务器角色可能任宝贵资源相对闲置。通过在 FlexPod for VMware 上进行部署,您可以将大量此类服务器角色整合到单个虚拟化服务器中,并根据需要调配资源。使用 VMotion,您可以在需要时在不中断业务的情况下将繁忙的虚拟机移至其他硬件,进一步完善上述操作。

因为 FlexPod 提供两种类型的服务器刀片,所以您可以将 VM 放置在最适合您环境的刀片类型上。利用 Cisco 在 B250 M2 扩展内存刀片式服务器中实施的内存扩展功能,您可以获得非常高的 VM 密度并且(或者)支持需要使用较大内存的 VM。

NetApp 支持 VMware vStorage APIs for Array Integration (VAAI),以便将重要的数据相关任务(如配置)从服务器转移到存储设备。通过虚拟存储控制台 (VSC) 实现的 NetApp 与 VMware 集成,支持 VMware 管理员在使用 vCenter 时充分利用底层 NetApp 功能,以获得优异的效率。

VSC 的配置和克隆功能包括能够使用 NetApp FlexClone 技术(在本期 Tech OnTap 的新一篇“基础知识回顾”文章中提供了关于 FlexClone 的更多详情)高效地从基本副本克隆新虚拟机,能够管理和保护存储路径、配置重复数据删除和精简配置以提高存储效率,以及调整数据存储库大小。由于克隆仅在执行更改时才耗费额外存储,因此借助 FlexClone 进行配置可以大大减少部署 VM 所需的存储量。启用 NetApp 精简配置重复数据删除可以进一步减少需要的存储量。

在 2009 年,我曾参与一个项目,对基于 VMware、Cisco 和 NetApp 技术部署混合 Microsoft 应用程序工作负载进行了验证。总的来说,将基于 FlexClone 的配置、精简配置和重复数据删除结合使用时,托管操作系统和 Microsoft 应用程序二进制数据的 VM 系统驱动器所需的存储量减少了 92%。

将基于克隆的配置、精简配置和重复数据删除结合使用所节省的存储。

图 3) 将基于克隆的配置、精简配置和重复数据删除结合使用所节省的存储。

简化的数据保护和灾难恢复

FlexPod 还包括许多有助于简化 Exchange、SQL Server 和 SharePoint 的数据保护的技术。因为它包括 NetApp 虚拟存储控制台和 SnapManager 套件,在为 VM 执行节省空间的磁盘备份并为在这些 VM 中运行的 Microsoft 应用程序创建应用感知型备份时,FlexPod 可为您提供所需的一切。可以使用 NetApp SnapMirror 将应用程序备份自动复制到灾难恢复站点。如果您运行 NetApp 重复数据删除(一项免费的 Data ONTAP® 功能),备份和复制目标会自动继承该功能实现的空间节省。因重复数据删除而节省的存储资金实际上可以用于资助灾难恢复环境。

将 Cisco WAAS 添加到此方案可额外带来 WAN 优化,以最大程度地减少完成复制操作所需的时间和带宽。添加 VMware 站点恢复管理器 (SRM) 可在灾难恢复站点提供虚拟化 Microsoft 应用程序的完全自动恢复

适用于 Microsoft 应用程序的完整灾难恢复解决方案的构成要素。

图 4) 适用于 Microsoft 应用程序的完整灾难恢复解决方案的构成要素。

在 FlexPod 上部署 Microsoft 应用程序的最佳实践

在 FlexPod 上部署 Microsoft 应用程序的最后一个优势在于:Cisco、NetApp 和 VMware 投入了大量时间,对 FlexPod 部署的方方面面进行了测试并形成了周密全面的文档。在此,我并不会介绍具体的最佳实践,而只会为您指出我认为最有用的资源。

最近发布的 Cisco 验证设计 (CVD)《FlexPod for VMware Deployment Model》介绍了 FlexPod for VMware 的基本架构以及部署 FlexPod for VMware 基础配置的常规步骤。

测试证明,FlexPod for VMware 能够支持运行混合工作负载(包括 VMware View 4.5 [VDI]、Microsoft Exchange 2010、Microsoft SharePoint 2010 和 Microsoft SQL Server 2008R2)的 1,500 名用户。TR-3884:《FlexPod for VMware Solutions Guide》提供了关于在 FlexPod 上部署这些以及许多其他应用程序和解决方案的一般指导。TR-3785:《Microsoft Exchange Server, SQL Server, and SharePoint Server Mixed Workload Solutions Guide》在日期上早于 FlexPod,但它可能与 TR-3822:《Disaster Recovery of Microsoft Applications Using VMware, NetApp, and Cisco Solutions》一样,也提供了关于部署 Microsoft 应用程序的宝贵见解。

对于 Exchange 部署的细节问题,最近的另一个 CVD《Microsoft Exchange 2010 with VMware vSphere on Cisco Unified Computing System with NetApp Storage》详细介绍了最佳实践。还有更多以应用程序为中心的 CVD 正在进行中,请敬请留意未来几期 Tech OnTap 中的相关链接。

结论

通过完善性能、显著提高效率以及简化数据保护和灾难恢复,FlexPod for VMware 为虚拟化 Microsoft 应用程序提供了经济高效、功能丰富的平台。业界三巨头共同验证在 FlexPod 上运行 Microsoft 应用程序的最佳实践并在您需要时提供联合支持,所以您可以充满信心地部署 FlexPod for VMware。

 对在 FlexPod for VMware 上部署 Microsoft 应用程序有任何见解?

请在 NetApp 社区中在线提出问题、交流观点、分享看法。

Abhinav Joshi
Cisco 解决方案架构师
 


Abhinav 主要负责针对云中的业务应用,开发及推广 Cisco 和合作伙伴解决方案。他拥有超过 11 年的从业经验,其中有 9 年多时间从事数据中心整合、虚拟化和云方面的工作。

在加入 Cisco 之前,Abhinav 曾是 NetApp 的一名虚拟化和云解决方案架构师,他在端到端解决方案、GTM 活动、定位/信息沟通以及未来集成策略的开发和制定方面发挥了重要作用。


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