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Microsoft 应用程序虚拟化

在努力实现数据中心 100% 虚拟化的目标时,密切关注 Microsoft® 应用程序的虚拟化至关重要,这些业务关键性的应用程序包括 Microsoft Exchange、Microsoft SQL Server® 以及 Microsoft SharePoint® Server。

若要将您现在使用的环境配置为能够提供全部虚拟化优势(包括提高效率、增强可用性以及降低成本)的环境,您必须将重点放在各层基础架构的虚拟化上,包括虚拟化软件、服务器、网络以及存储。

图 1)NetApp、VMware 和 Cisco 联合解决方案的关键要素。

这是 NetApp 联合 Cisco 和 VMware 共同致力于创建 Microsoft 应用程序虚拟化完整解决方案的原因。该架构综合了 VMware® vSphere 4 虚拟基础架构、Cisco Nexus 统一网络和 NetApp® 统一存储硬件和软件的优势。

借助于该灵活的架构,您可以虚拟化执行混合工作任务的 Microsoft 应用程序环境,获得服务器、网络和存储虚拟化的全部优势。我们已经测试过实施该解决方案后 Microsoft 应用程序的性能,确保不存在任何瓶颈,保证全部性能衡量标准都能达到 Microsoft 公布的参数标准。

本文简要说明了虚拟化 Microsoft 应用程序的原因,重点介绍了最重要的架构和部署注意事项,为您开始使用我们的产品和服务提供帮助。如果要查看联合解决方案的完整详情,请参阅 NetApp 技术报告“NetApp 解决方案指南:VMware vSphere 4、NetApp 统一存储(FC、iSCSI 和 NFS)以及 Cisco Nexus 统一网络上的 Microsoft Exchange Server、SQL Server 和 SharePoint Server 混合工作任务。

为什么要虚拟化 Microsoft 应用程序?

很大程度上,使用该解决方案虚拟化 Microsoft 应用程序的原因与虚拟化其他任意应用程序的原因相同。

  • 降低成本。如果不经过虚拟化,Microsoft 服务器应用程序在升级时,运行成本原本就居高不下的应用程序将需要更多的服务器硬件来支持。通过在各个系统上运行多个工作任务,VMware 虚拟化能够释放您现有硬件的全部潜力。提高利用率就意味着减少硬件以及降低总体资金和管理成本。
  • 高级存储功能。您可以通过任何存储协议(包括 FC、iSCSI 或 NFS)在 NetApp 存储上部署 Microsoft Exchange、SQL Server 和 SharePoint。NetApp FAS 和 V 系列存储阵列已经过完整的验证和认证,可用于 FC 和基于 IP 的 VMware 环境。借助于 NetApp 的存储效率和智能缓存功能,您可以节省可观的存储成本。NetApp 能够根据多个应用程序的使用需求,集中使用可用的 IOPS 和容量,以此进行存储虚拟化,这与 VMware 虚拟化服务器资源的方式类似。
  • 高可用性。VMware 不必在虚拟机 (VM) 级别进行群集就能为 Microsoft 服务器应用程序提供高可用性 (HA)。VM 不再与基础服务器硬件相关,并可随时使用 VMware VMotion® 在服务器间移动。VMware HA 为每个 VM 提供了服务器硬件容错能力,与专门保护服务器的解决方案相比,具有更高水准的可用性。NetApp 主动/主动存储配置在存储级别提供了类似的功能。
  • 高级备份/恢复和 DR。我们使用集成 VMware、Microsoft 和 NetApp 技术在该解决方案中内置了备份和恢复功能,可用于高级的应用程序感知数据保护。NetApp SnapMirror® 具有重复数据删除感知的远程复制功能,用于灾难恢复,能提供端到端的数据保护,新增的 VMware 站点恢复管理器可以实现整个恢复流程自动化。
  • 增强的移动性。您可以轻松地、不中断地迁移 Microsoft 应用程序所使用的虚拟机和/或存储,实现负载平衡、升级和维护或其他组织目标。

尽管有上述显著的优势,在虚拟化关键 Microsoft 应用程序时一直存在两方面的顾虑,但是现在这两个顾虑已经得到了解决:

  • 性能。随着 VMware vSphere 4.0 的发布,VMware 的性能已经足以适用任何任务关键型业务应用程序,详情请查看最近一份阐述采用各种不同存储协议的 Exchange 性能的 VMware 白皮书。研发该解决方案时,我们把性能验证作为研发的关键部分,就是为了解决这一持久存在的顾虑。
  • 支持。对于 Microsoft 应用程序虚拟化是否能获得支持,人们仍普遍存在顾虑。好消息是,我们有多种途径可以获取必要的支持。Microsoft 通过其服务器虚拟化验证计划 (SVVP) 提供完整的虚拟化支持。如果您签约 Microsoft 服务金牌支持计划 (Microsoft Services Premier Support Program) ,那么您将有资格获得 Microsoft 应用程序虚拟化的直接支持。您还可以从服务器 OEM 供应商、VMware 全球服务支持 (GSS) 和技术支持联盟网络(即 TSANet)获得支持。

设计时的主要注意事项

构建联合解决方案时,我们的一项关键目标是在提供清晰设计准则的同时提供充分的灵活性,以便您能够根据自己的环境要求创建专门的解决方案。您在将 Microsoft 应用程序迁移到完全虚拟化的环境中时,可能会问自己一些问题,本节将围绕着其中的一些关键问题展开。

我应当选择什么存储协议?像所有使用 NetApp 存储的解决方案一样,该解决方案最为出色的一个方面就是它的灵活性,您可以为自己的环境灵活地选择任何适用的存储协议。我们为您提供适用于以下全部协议的架构准则:FC、iSCSI 和 NFS。NetApp 和 VMware 联合性能研究证明,各种协议彼此间的性能偏差在 10% 之内,因此,就性能表现而言,没有任何理由对各种协议厚此薄彼。

如果您已经拥有光纤通道 (FC) 基础架构,您仍可继续使用。如果没有,NFS 和/或 iSCSI 能轻松地满足您的存储需求。我建议您从以下方面考虑各种协议:成本(资金和运营)、可管理性、可扩展性和灵活性,然后从中选择最适合您需求的一种。(还有多个具体准则将在存储布局章节提及。)

我需要什么 NetApp 软件?我们强烈推荐您使用包括四款 NetApp 产品在内的核心组合:

  • Rapid Cloning Utility (RCU)。这是一款免费的 vCenter 插件,综合利用 NetApp FlexClone®、数据存储重复数据删除管理、数据存储配置、调整大小和破坏操作,能够对虚拟服务器和桌面进行快速而又节省空间的配置。
  • 虚拟存储控制台 (VSC)。这是一款免费的 vCenter 插件,能帮助您管理和监控 vCenter 中与 VMware 直接相关的 NetApp 特定于存储方面的属性。
  • SnapManager® for Virtual Infrastructure。SMVI 是一种集成的数据保护解决方案。它可以为虚拟机提供备份和恢复,并为 DR 提供复制。它使用 NetApp Snapshot™ 的功能,并具备调用 VMware 快照进行 VM 备份的选项。
  • SANScreen® VMInsight。该 vCenter 插件为从虚拟到物理的存储映射(vmdk、数据存储、LUN、存储结构)提供了监控和范围广泛的报告,能帮助进行环境管理和故障排除。

  对于上面提及的前三项软件工具,您可以参阅最新发表的关于该主题的 Tech OnTap 文章,从而加深了解

此外,如果访客 VM 托管了 Exchange 邮箱服务器、SQL 服务器或 SharePoint 数据库和索引服务器,那么您可能需要在其中安装 NetApp SnapDrive® 和应用程序专用的 SnapManager 产品,以便对数据库、日志等进行与应用程序一致的备份和精细恢复。(有关备份和 DR 的详细内容将在后文提供。)

对于不同的数据组件,我应当使用什么存储布局?您选择的存储布局一定程度上取决于您选择的存储协议。在此,我就不赘述全部可能的存储布局和协议选项,只从最灵活的基于 IP 的存储布局选项中选择一个重点介绍。如果您要从头部署,或是您的基础架构能支持该方法,那么我要为您推荐图 2 所示的布局,这个布局结合了 NFS 和 iSCSI。有关 FC 或 iSCSI 布局的信息,请参阅 TR-3785。(在所有案例中,该方法及其理论在大多数方面都是相似的。)

图 2)使用 NFS 数据存储和 iSCSI LUN 的存储布局。

以下是高级准则:

  • 访客文件系统一致对能否实现最佳性能十分重要。NetApp TR-3747 提供了在虚拟化环境中实现文件系统一致的最佳实践。
  • 使用 NetApp RCU 在 NFS 数据存储上创建 VM。
  • 在 NetApp 存储系统不同卷的单独 NFS 数据存储上托管虚拟机 (VM) vswap 和临时/页面文件。(分离瞬时数据能更快地完成 NetApp Snapshot 副本并能实现更高的存储效率。)
  • 在 iSCSI 原始设备映射 (RDM) LUN 上找到您的应用程序数据(数据库、日志等),这些数据使用 NetApp SnapDrive 软件直接创建并连接到访客 VM 中(访客操作系统上必须安装 6.2 或更高版本)。
  • 在访客 VM 中安装应用程序专用的 SnapManager 软件,以便进行一致备份和精细恢复。

建议您在使用 Microsoft iSCSI 软件启动程序的访客连接 LUN 上使用这种方法,因为当您现在或是将来想要为灾难恢复实施 VMware vCenter 站点恢复管理器时,使用 iSCSI RDM 上的应用程序数据进行故障转移/故障回复的过程更为简单,您也能从 VMware 获得更好的支持。如果您要使用 VMware vCenter 站点恢复管理器,那么您还应当将全部数据存储和 RDM LUN 存放在同一存放系统中。

若要充分利用 SnapDrive 和上述推荐的 SCSI RDM 或使用 iSCSI S/W 启动程序的访客连接 RDM 带来的优势,那么当您要使用应用程序专用的 SnapManager 工具为 Exchange、SQL Server 和/或 SharePoint 数据进行备份时,您必须使用 RDM(上述推荐的 FC RDM、iSCSI RDM,或使用 Microsoft iSCSI S/W 启动程序的访客连接 LUN 均可)。

出于某些原因,如果您必须使用应用程序数据的 VMFS 或 NFS 数据存储配置自己的环境,那么 SMVI 将是您最好的备份选择。SMVI 能够为全部三种应用程序进行连续备份,但是会有一些限制。当前,由于 VMware VSS 请求程序中的限制(VMware 使用卷影备份的副本枚举),SMVI 无法提供自动事务日志截断或备份验证。这两项操作都需要手动完成。同样,VMware VSS 请求程序当前并不为运行 Windows® Server 2008 的 VM 提供应用程序一致性支持。因此该解决方案在某些情况下会受到限制,比如不需要事务级别的精细恢复(例如 SQL 服务器的时间点恢复)时、备份后可执行手动备份验证时,以及可使用其他方法进行事务日志截断时(例如可以在单恢复模式中使用 SQL Server 数据库,因为 SQL Server 提供了自动的日志截断方法)。

我如何执行应用程序一致的备份和恢复?若要完成对 Microsoft 应用程序的应用程序一致备份,
最好的办法就是根据需要在每个 VM 的访客操作系统安装 SnapDrive 和相应的 SnapManager 产品(SnapManager for Microsoft Exchange、SnapManager for Microsoft SQL Server、SnapManager for Microsoft SharePoint Server)。这些工具具备特定的功能,能够提供应用程序一致的备份、自动备份验证和精细恢复。例如,SnapManager for Exchange 提供了单独邮箱恢复功能。您可以参阅之前的 Tech OnTap 文章,加深对 SnapManager 工具的了解。

实施 DR 的最佳方法是什么?NetApp SMVI 和应用程序专用的 SnapManager 产品可以为 VM 和托管 Microsoft 应用程序提供复制和灾难恢复。在这些产品中,结合使用 VMware vCenter 站点恢复管理器可以实现完全自动化的灾难恢复。对于在 Tech OnTap 的使用 VMware 站点恢复管理器简化 DR 一文中提及的复杂环境,该解决方案提供了完整的自动化故障转移工作流程。

图 3)结合使用 NetApp SnapManager、SnapMirror 和 VMware 站点恢复管理器为备份/恢复和灾难恢复创建完整的数据保护解决方案。

我如何实施多路径?如果您想要自己的环境更为强大,您必须实施多路径。对于基于 FC 的架构,我建议您使用非对称逻辑单元访问 (ALUA) 协议和循环法 (RR) 路径选择策略。ALUA 允许在 SCSI 目标设备和目标端口间自动协商路径,从而实现动态重新配置。ESX 主机上默认启用 ALUA。在 NetApp 存储阵列上,应当在启动程序组中启用 ALUA,以实现更为动态或类似于即插即用的 SAN 架构。RR 路径选择策略 (PSP) 提供了路径冗余和带宽聚合。值得注意的是,不需要在访客 VM 中安装设备专用的模块 (DSM)。

对于 iSCSI,vSphere 为多路径在 ESX 主机级别引入了对多 TCP 对话的支持。您可以拥有两个 vmkernel 端口,并使用循环法 PSP 实现即插即用的多路径。这样能提供多个活动路径,而且不需要在访客 VM 中安装任何 DSM。同样,也可以使用传统的多交换机中继网络设计,TR-3749 对这方面内容有所阐述。

对于 NFS,传统和交叉堆栈交换机同样可以实现多路径。有关详细信息,请参阅 NetApp TR 3749

使用 Cisco Nexus 万兆以太网 (10GbE) 时,ESX 主机上仅需要两个 10GbE 端口。Cisco 虚拟端口通道 (vPC) 提供了冗余、容错和安全性。

 

图 4)使用 Cisco Nexus vPC 连接 ESX 主机和 NetApp 存储。

使用重复数据删除和自动精简配置有什么优势?该配置的一个优势是,无论您选择哪种协议,您都能充分利用 NetApp 的高效存储功能(FlexClone、重复数据删除和自动精简配置)显著地降低您所需的存储空间量。

一般的虚拟环境会在不同的 VM 上安装同一操作系统的多个副本和应用程序二进制,在昂贵的共享存储上耗用了大量的空间。借助于 NetApp 的高效存储功能,您可以在主要存储方面节省 50% 以上的存储。图 5 说明了我们在验证联合解决方案时实现的高达 92% 的空间节省。

图 5)结合 NetApp 高效存储技术而实现的空间节省。

我如何调整自己环境的大小?调整您环境的大小需要调整以下方面的大小:VMware 数据存储(包括访客操作系统、应用程序二进制、VM 页面文件和 vswap 文件)、LUN、托管应用程序数据库和日志。NetApp 已经研发出能够恰当调整您环境大小的调整工具。根据从您站点收集的以下信息,您的 NetApp 系统工程师或经销商能够帮助您调整环境大小:

  • 要虚拟化的应用程序服务器的数量
  • Microsoft 应用程序的数量和种类
  • 不同数据组件对容量的要求(包括预期容量增长率)
  • 性能要求(包括读/写比率和随机/序列比率)
  • SQL Server 数据库的数据库数量和种类(OLTP、DSS、混合型)
  • Exchange 服务器的邮箱的数量和大小、用户档案
  • SharePoint 服务器的用户数量、每用户所需的空间、用户并发百分比
  • 备份/恢复/DR 要求

我如何验证已经过虚拟化的 Microsoft 应用程序环境的性能?您可以使用 Microsoft 和第三方供应商提供的一组同样的性能验证工具,这些工具可在物理环境中使用。这些工具能帮助您判断性能是否符合 Microsoft 准则的标准。为测试该联合解决方案,我们使用了 Microsoft Exchange Load Generation 工具、Microsoft SQLIOSim 实用工具以及 AvePoint Sharepoint Test Environment Creator 和 Usage Simulator 来验证性能。我们同时还为这些应用程序进行了若干加载测试。TR-3785 说明了各种应用程序的性能验证方法和验证成功标准。我们的测试验证了以下方面:

  • VM 中或 ESX 主机上不存在任何 CPU 或内存瓶颈
  • 存储上不存在任何 I/O、CPU 或磁盘瓶颈
  • 所有的读写延迟均在 Microsoft 公布的准则标准之内
  • 未发生网络瓶颈

结论

在您为实现数据中心 100% 虚拟化而努力时,希望本文中提供的信息对您了解虚拟化 Microsoft 应用程序的流程有所帮助。本文仅讲述了 Microsoft 应用程序虚拟化联合解决方案中的重点内容。NetApp、VMware 和 Cisco 共同认真地编写了一份 50 页的解决方案指南,该指南涵盖了全部的配置详情。您可以在该指南中找到您部署该解决方案时所需的全部信息。该指南包括了 FC、iSCSI 和 NFS 实施方面的内容。

除了本文提及的各种链接外,还有其他有价值的资源:

 NetApp 和 VMware vSphere 存储最佳实践 (TR-3749)。使用 NetApp 存储实施 VMware 的最佳实践。
 配合 Exchange 2007 使用性能加速模块 (TR-3767)。该技术报告说明了 PAM 能任何在不添加轴的前提下提高您能支持的 Exchange 用户数量。
 SnapManager 指南:
    SnapManager 5.0 for Microsoft Exchange 最佳实践指南 (TR-3730)
    SnapManager for MOSS:最佳实践指南 (TR-3776)
     使用 NetApp SnapManager for Exchange 保护 Exchange Server 2007 (TR-3598)
     SnapManager for Virtual Infrastructure 最佳实践 (TR-3737)
 SRM
    NetApp 和 VMware vCenter SRM 最佳实践 (TR-3671)

 对虚拟化 MS 应用程序有何见解?

请在 NetApp 社区中在线提出问题,交流观点,分享想法。

Abhinav Joshi
服务器和桌面虚拟化参考架构师
NetApp

2008 年加入 NetApp 时,Abhinav 就已在数据中心整合和虚拟化方面具有 9 年多的丰富经验,他的加入为 NetApp 带来了这些宝贵财富。他当前的职责包括研发可扩展的参考架构和最佳实践,将 NetApp 虚拟化存储和数据保护解决方案与 VMware 虚拟化技术和 Cisco 统一计算系统和网络技术安全地集成到一起,从而解决客户问题并帮助他们节省成本。自加入 NetApp 以来,Abhinav 一直是一位活跃的作者,主导并参与了本文所引用的众多解决方案指南的写作。

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