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Bessere Performance virtueller Server mit All-Flash-Storage
Glenn Sizemore
Technical Marketing Engineer,
NetApp
Andrew Sullivan
Technical Marketing Engineer,
NetApp

Dies ist der dritte Artikel unserer Themenreihe zur Implementierung von All-Flash-Storage für gängige Anwendungsfälle.

Eine der wichtigsten Entwicklungen in der IT in den letzten zehn Jahren war der Wechsel zu virtuellen Serverinfrastrukturen. Bei all der Aufmerksamkeit für das Thema Virtualisierung wird jedoch häufig vergessen, dass es dabei nicht nur um virtuelle Server geht. Vielmehr kommt es auf die Applikationen an, die auf diesen Infrastrukturen ausgeführt werden.

Bei der Performance virtueller Server spielen sowohl die Anforderungen der Virtual Machines als auch die Anforderungen der darin ausgeführten Applikationen eine Rolle. Und mit mehr als 40.000 Kunden, die VMware Systeme ausführen, versteht NetApp diese Problematik sehr genau.

In diesem Artikel beleuchten wir die besonderen Performance- und Ecosystem-Anforderungen virtueller Serverinfrastrukturen und zeigen auf, wie sich die anfänglichen Kapitalausgaben für All-Flash-Storage amortisieren.

Maximale Performance virtueller Server

Virtuelle Server-Workloads und der „oberflächliche“ I/O-Effekt

Die I/O-Performance virtueller Server wird zum großen Teil vom sogenannten „oberflächlichen“ I/O-Effekt beeinflusst. Bei Hypervisoren wird den Virtual Machines die Storage-Kapazität in der Regel über einen gemeinsam genutzten Datastore bereitgestellt. Dabei besteht der von mehreren Virtual Machines an einen beliebigen Datastore gesendete I/O-Datenstrom im Prinzip aus zufälligen Anfragen. Jegliche sequenzielle Komponenten der einzelnen Virtual Machines gehen im I/O-Datenstrom verloren, sodass dieser aus Sicht des Storage völlig zufällig angeordnet ist.

Da die Anzahl an Kernen und die Speicherkapazität von Serverhardware immer weiter ansteigen, wird es für den Storage zunehmend schwieriger, die Anforderungen virtueller Server zu erfüllen. Das Ergebnis ist eine geringe Serverauslastung.

Ausführung virtueller Server-Workloads mit All-Flash-Storage

Die optimale Storage-Umgebung für virtualisierte Systeme muss in der Lage sein, diesen oberflächlichen I/O-Effekt zu umgehen, um hohe Lese- und Schreib-IOPS mit konsistent niedriger Latenz zu liefern. Mit dem richtigen All-Flash-Storage-System erreichen Sie nicht nur genau das, sondern verbessern gleichzeitig auch noch die gesamte Serverauslastung. Sie benötigen insgesamt weniger Server, da mehr Virtual Machines pro Server bereitgestellt werden können, und senken somit auch die Lizenzkosten für Virtualisierungssoftware. Dies sorgt für einen erheblichen ROI und darüber hinaus auch für eine Verbesserung der gesamten Performance.

Die Wahl des passenden Storage-Systems für virtuelle Umgebungen hängt jedoch nicht allein von der Performance ab. Viel wichtiger als eine bestimmte technische Spezifikation ist sicherlich die Frage, ob das All-Flash-Array Ihre Hypervisoren und Applikationen unterstützt – sowohl jetzt als auch in Zukunft.

Unterstützung für heterogene Workloads

Servervirtualisierung ist der übergeordnete Bereich, in den auch die Datenbank and VDI Workloads fallen, die wir bereits in früheren Artikeln dieser Themenreihe näher behandelt haben. Bei VDI handelt es sich im Prinzip nur um eine spezielle Art einer virtuellen Umge-bung. (Fast alles, was in der Ausgabe des letzten Monats zum Thema VDI besprochen wurde – einschließlich der Vorteile der Datenreduzierung, Hochverfügbarkeit und Skalier-barkeit – trifft auch auf die Servervirtualisierung im Allgemeinen zu.)

Virtualisierte Infrastrukturen werden in der Regel von einer Vielzahl an Applikationen mit verschiedenartigen Anforderungen und Prioritäten gemeinsam genutzt. Mit dem richtigen Storage-System sind Sie in der Lage, das Potenzial Ihrer virtuellen Umgebung und der darin ausgeführten Applikationen optimal auszuschöpfen.

Unterstützung für Hypervisoren

Im Laufe der nächsten Jahre werden in Ihrem Datacenter vermutlich mehrere Hypervisoren laufen, wenn dies nicht schon jetzt der Fall ist. Aus Kostengründen werden beispielsweise immer mehr Microsoft Applikationen auf Microsoft Hyper-V ausgeführt, auch wenn Hyper-V gar nicht der primäre Hypervisor ist.

Gleichzeitig entwickeln sich Hypervisoren mit rasanter Geschwindigkeit weiter und werden jedes Jahr um wichtige neue Funktionen ergänzt, von denen viele in direktem Zusammen-hang mit Storage stehen. Das deutlichste Beispiel hierfür sind VMware Virtual Volumes. Diese neue Funktion nutzt richtlinienbasiertes Management, um VMware Administratoren und Storage-Administratoren das Storage-Management zu erleichtern. Dieses Thema wurde kürzlich auch in dem Blog-Beitrag Why Virtual Volumes? behandelt. (Da die VMworld 2015 immer näher rückt, werden Sie zum Thema Virtual Volumes in den nächsten Monaten mit Sicherheit noch mehr hören.)

Bei der Auswahl des Storage-Systems sollten Sie daher sicherstellen, dass das All-Flash-Array verschiedene Hypervisoren unterstützt. (Behalten Sie dabei auch die Entwicklung neuer Funktionen im Auge.) Darüber hinaus sollte das All-Flash-Array auch nahtlos in Ihre bestehende Software für das Managen und Ausführen der virtuellen Infrastruktur integriert werden können.

Application Support

Auf Ihrer virtuellen Infrastruktur werden mit hoher Wahrscheinlichkeit Applikationen ausgeführt, die von einfachen Infrastrukturservices bis hin zu geschäftskritischen Datenbankapplikationen reichen. Mit einem Quality of Service-Mechanismus können Sie sicherstellen, dass die I/O-Anforderungen wichtiger Services nicht von weniger wichtigen Applikationen beeinträchtigt werden.

Komplexere Applikationen haben häufig ganz bestimmte Storage-Anforderungen wie z. B. die Verwendung dateibasierter NAS-Protokolle. Für die aktuelle Version von SQL Server empfiehlt Microsoft beispielsweise zunehmend die Implementierung auf SMB 3.0 anstelle von Fibre Channel. Auch wenn dies im Moment noch nicht der Fall ist, kann die Unterstüt-zung von hochperformantem NAS in Zukunft durchaus zu einer Voraussetzung werden.

Kommen wir nun zur Integration von Applikationen mit Storage. Für applikationskonsistente Snapshots, Replizierung und andere Applikationsfunktionen ist eine direkte Integration von großer Wichtigkeit. Replizierungs- und Klonfunktionen sorgen dabei auch für eine optimierte Applikationsentwicklung. Und da die Nutzung kostengünstiger Cloud-Ressourcen zu Entwicklungs-, Backup-, DR- und anderen Zwecken zu einem immer wichtigeren Thema wird, sollte auch die Möglichkeit der Cloud-Integration bedacht werden, um Ihre Infrastruktur zukunftssicher zu machen.

NetApp All Flash FAS für virtuelle Server-Workloads

All Flash FAS Storage von NetApp bietet nicht nur eine bewährte Performance, sondern unterstützt auch eine breite Palette an Hypervisoren und Business-Applikationen. Im Bereich virtuelle Umgebungen ist NetApp der einzige All-Flash-Storage-Anbieter, der ein derartiges Funktionsset sowie Partner- und Applikations-Ecosystem bietet. In Kombination mit dem Storage-Betriebssystem NetApp Clustered Data ONTAP löst die All Flash FAS Hardware nicht nur Performance-Probleme, sondern optimiert auch die virtuelle Infrastruktur und erfüllt geschäftliche Anforderungen.

NetApp hat zwei Jahrzehnte lang an dem Funktionsportfolio von Data ONTAP gearbeitet, einschließlich Datenmanagement, Datensicherung, Datenreduzierung und einer umfassen-den Unterstützung von Applikationen und Partnern. Unserer Ansicht nach sind All Flash FAS Systeme mit Clustered Data ONTAP die optimale Wahl für virtuelle Serverumgebungen.

Wie in Abbildung 1 gezeigt, bietet All Flash FAS Unterstützung für mehrere Protokolle, Mandantenfähigkeit, horizontale Skalierbarkeit mit homogenem oder heterogenem Storage sowie Datenreduzierungs- und Datenmanagement-Funktionen – einschließlich Komprimierung, Deduplizierung, Klonen und Replizierung.

Abbildung 1) All Flash FAS ist eine umfassende und flexible Enterprise-Plattform für virtuelle Serverumgebungen.

Quelle: NetApp, 2015

Data ONTAP liefert gegenüber anderen All-Flash-Lösungen deutliche Implementierungsvorteile.

  • Speichern von sekundären Kopien auf Festplatte oder in der Cloud. Sie benötigen eine sekundäre Kopie Ihrer virtuellen Serverdaten für die Disaster Recovery. Dank Data ONTAP können sekundäre Kopien der Daten auf Storage ohne Flash oder in der Cloud aufbewahrt werden, wodurch die Kosten optimiert werden.
  • Speicherplatzeinsparungen mit platzsparenden Klonen. Mit der Klontechnologie von NetApp können Sie beschreibbare Kopien von Virtual Machines erstellen. Die Klone benötigen nur dann zusätzlichen Storage, wenn Änderungen vorgenommen werden. Dies ermöglicht Platzeinsparungen von bis zu 584:1 und bietet daher deutliche Vorteile. Durch einen Hypervisor Snapshot beispielsweise steigt der Storage-Bedarf für Metadaten um 20 %. Mit NetApp können Sie dieses Problem umgehen und dank der nativen Klonfunktionen eine bessere Dichte erzielen sowie gleichzeitig die Bereitstellungszeit verkürzen.
  • Frei wählbarer Speicherort für Ihre Daten. Mit Clustered Data ONTAP können Sie Daten bei Bedarf auf All-Flash-Storage verschieben – ohne Unterbrechung der ausgeführten Applikationen. Sie können Ihre virtuelle Serverumgebung heute auf Hybrid Storage einführen und später bei Bedarf auf All-Flash-Storage migrieren. Darüber hinaus können Sie Ihre wichtigsten Virtual Machines und Applikations-Workloads auf All Flash FAS und andere Virtual Machines auf Hybrid Storage ausführen und diese transparent zwischen den Storage-Systemen migrieren.
  • Priorisierung von Workloads mit Storage Quality of Service. Mit Storage Quality of Service (QoS) erzielen Sie eine vorhersehbare Performance für geschäftskritische Applikationen, die in einer virtuellen Shared-Infrastruktur ausgeführt werden.
  • Mehr Optionen für die Datensicherung. Viele Applikationen, die in Ihrer virtuellen Umgebung ausgeführt werden, sind geschäftskritisch. Mit All Flash FAS und Data ONTAP profitieren Sie von mehr Optionen zur Sicherung von Daten, einschließlich festplattenbasierter Backups, Cloud-Backups, asynchroner Replizierung und voll-ständig synchroner Replizierung zwischen Standorten, die bis zu 200 Kilometer voneinander entfernt liegen.

Performance und ROI von All Flash FAS

Aufgrund des schreiboptimierten Designs liefert All-Flash sowohl für VDI-Umgebungen als auch für andere schreibintensive Applikationen erstklassige Performance bei Kosten von maximal 55 US-Dollar pro Desktop . Dies ist ein äußerst wettbewerbsfähiger Preis. Weitere Informationen zu unseren VDI-Tests finden Sie im Artikel TR-4307: NetApp All Flash FAS Solution for VMware Horizon View.

Wir haben verschiedene Tests durchgeführt, um die Auswirkungen von All Flash FAS auf virtuelle Umgebungen und Applikationen zu untersuchen. Laut den vorläufigen Ergebnissen lässt sich durch den Wechsel von Festplatten-Storage auf All Flash FAS die CPU-Auslas-tung von Servern um das Vierfache steigern. Anders ausgedrückt ermöglicht ein Upgrade auf All Flash FAS die Verbesserung der Serverauslastung und die Ausführung von mehr Virtual Machines pro Server. Durch die Verdopplung der Virtual Machine-Anzahl pro Server werden weniger Server benötigt, wodurch die direkten und indirekten Hardware- sowie auch die Lizenzkosten sinken.

Dasselbe gilt auch für Datenbanken wie z. B. SQL Server und Oracle. Da diese beiden Datenbanken jetzt pro Prozessorkern lizenziert werden, lassen sich deutliche Kostenein-sparungen erzielen und somit die Kosten eines Upgrades auf All Flash FAS ausgleichen.

Ein umfassendes Ecosystem für virtuelle Serverinfrastrukturen

Wir haben in den letzten Jahren viele Anstrengungen unternommen, um die Kompatibilität und nahtlose Integration unserer Storage-Lösungen mit einer breiten Palette an Virtualisie-rungssoftware und -systemen sicherzustellen. Neben VMware vSphere, Microsoft Hyper-V und Citrix XenServer bietet NetApp auch Unterstützung für Oracle VM und KVM.

Abbildung 2) NetApp Clustered Data ONTAP Integration mit gängigen Hypervisoren

Quelle: NetApp, 2015

VMware

Wie bereits erwähnt, verfügt NetApp über einen großen gemeinsamen Kundenstamm mit VMware. Unsere langjährige Zusammenarbeit ermöglicht unseren Kunden eine noch engere Integration und bessere Ergebnisse. Im März 2015 hat VMware beispielsweise die Verfüg-barkeit von VMware vSphere 6 bekanntgegeben, mit VMware Virtual Volumes als einer der vielen neuen Funktionen. Zur Unterstützung des vSphere 6 Releases veröffentlichte NetApp kurz darauf die aktuelle NetApp Virtual Storage Console (VSC 6.0) und den VASA Provider für Clustered Data ONTAP. (Mehr dazu unter „NetApp unterstützt vSphere 6 und Virtual Volumes“ in der Seitenleiste.)

Hyper-V

NetApp hat bereits frühzeitig in die Hyper-V Unterstützung investiert. So wurden NetApp SnapManager für Hyper-V und das OnCommand Plug-in für Microsoft gleichzeitig mit der ersten Hyper-V Version für Windows Server 2008 veröffentlicht. Aufgrund dieses frühen Engagements konnten wir die Hyper-V Roadmap mitgestalten und verschiedene Innova-tionen für Hyper-V Kunden entwickeln. Die gesamte Funktionalität kann über Data Fabric zudem auch in der Azure Cloud genutzt werden. (Mehr dazu unter „NetApp Innovationen für Hyper-V“ in der Seitenleiste.)

XenServer, KVM und Docker

NetApp hat es sich zur Aufgabe gemacht, alle Arten der Virtualisierung zu ermöglichen und zu unterstützen. So haben wir beispielsweise schon sehr früh Citrix unterstützt, u. a. auch die Integration von Citrix ShareFile und Citrix CloudPlatform. Da Workloads zunehmend auf KVM, Oracle VM, Docker und andere aufstrebende Cloud- und Virtualisierungsplattformen verlagert werden, passt auch NetApp seinen Fokus entsprechend an. Dabei unterstützen wir diese Plattformen nicht nur, sondern entwickeln auch innovative Lösungen, um mit unserem Storage-Ecosystem den geschäftlicher Nutzen und die Betriebseffizienz zu verbessern. (Weitere Informationen zu Docker finden Sie im Artikel Schnelle Applikationsbereitstellung mit Docker Container-Technologie )

Der richtige Storage für virtuelle Serverinfrastrukturen

Bei der Auswahl eines All-Flash-Arrays für die Anforderungen virtueller Infrastrukturen sollten Sie sowohl die Architektur als auch die Ecosystem-Unterstützung sorgfältig beden-ken. All Flash FAS Systeme sind die optimale Storage-Umgebung für virtuelle Infrastruk-turen, da sie eine schreiboptimierte Architektur mit bewährten Datenreduzierungs- und Datenmanagement-Funktionen bieten. Dank der unerreichten Integration mit allen wichti- gen Hypervisoren und gängigen Enterprise-Applikationen – u. a. Microsoft SQL Server, Microsoft Exchange, Microsoft SharePoint, Oracle und SAP – ist All Flash FAS auch die ideale Wahl, um Ihre virtuellen Serverinfrastrukturen zu beschleunigen.

Und da All Flash FAS auf Data ONTAP basiert, kann das System problemlos in das Clustered Data ONTAP Ecosystem integriert werden, sodass Sie von einer größeren Auswahl an Storage-Optionen profitieren: von All-Flash für maximale Performance bis zu SATA für maximale Kapazität. Somit sind Sie in der Lage, die Anforderungen aller Ihrer virtualisierten Applikationen zu erfüllen. Außerdem führt der Storage zur Entlastung von Servern Datenverschiebungen unterbrechungsfrei durch. Dank unserer Data Fabric-Vision lassen sich Virtual Machines und Daten einfach zwischen Ihrem Datacenter und der Cloud verschieben.

Quellen

Ausgewählte Best Practices

VDI

FlexPod

Glenn Sizemore ist Reference Architect im Infrastructure Cloud Engineering Team und auf Clouds sowie Automatisierung – mit Schwerpunkt auf Microsoft Lösungen – spezialisiert. Er ist Mitentwickler der FlexPod DataCenter with Microsoft Private Cloud Fast Track Referenzarchitekturen und entwickelt Best Practices für den Einsatz von Microsoft Software mit NetApp Storage-Umgebungen.

Andrew Sullivan ist seit über zehn Jahren in der IT-Branche tätig und verfügt über umfassende Erfahrungen in den Bereichen Datenbankentwicklung, DevOps und Virtualisierung. Sein derzeitiger Schwerpunkt liegt auf der Storage- und Virtualisierungs-automatisierung sowie auf der VMware Ecosystem-Integration, um alltägliche Workflows zu vereinfachen.

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Juni 2015

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NetApp unterstützt vSphere 6 und Virtual Volumes

Zur Unterstützung des VMware vSphere 6 Releases veröffentlichte NetApp kürzlich aktuelle Versionen der NetApp Virtual Storage Console (VSC 6.0) und des VASA Providers für Clustered Data ONTAP. Außerdem war NetApp als Design- und Referenzpartner an der Entwicklung der Virtual Volume Technologie beteiligt. Aufgrund dessen dient die NetApp Implementierung nicht nur als Standard, NetApp ist derzeit auch der einzige Anbieter, der auf einer Plattform NFS- und SAN-Unterstützung für Virtual Volumes bietet. In den nachfol-genden Artikeln, Blog-Beiträgen und Podcasts erfahren Sie mehr über diese Technologie:

NetApp Innovationen für Hyper-V

Für Microsoft Hyper-V Implementierungen bietet NetApp umfassende Unterstützung für wichtige Funktionen, u. a.:

Offloaded Data Transfer (ODX): Dank ODX-Unterstützung kann Microsoft Windows jegliche Datentransfers auf NetApp Storage verlagern, um so die Host- und Netzwerklast zu senken. Diese Funktion kann innerhalb eines Volumes, zwischen Volumes auf demselben NetApp Node und zwischen Volumes auf unterschiedlichen Nodes eingesetzt werden. Sofern möglich, verwendet NetApp hierfür die FlexClone Technologie. Datentransfers werden so in einem Bruchteil der Zeit ausgeführt und ohne dabei zusätzlichen Storage zu belegen. Darüber hinaus geht diese Verlagerung protokollübergreifend vonstatten, sodass jedes Storage-Protokoll verwendet werden kann.

SMI-S. SMI-S ist eine SNIA-Standardschnittstelle für das Storage-Management. Es dient der vollständigen Integration von NetApp Storage in die Microsoft Umgebung. Da der Storage direkt aus dem Windows Server bzw. Virtual Machine Manager heraus gemanagt werden kann, sind keinerlei Drittanbieter-Portale erforderlich.

SMB 3.0. NetApp hat das SMB 3.0-Protokoll von Anfang an unterstützt und war sogar an der Entwicklung der ursprünglichen Spezifikation beteiligt. Zu den Innovationen von NetApp gehören u. a. Auto Location Services für den automatischen SMB-Node-Ausgleich sowie die Möglichkeit, bestehende IP-Infrastrukturen ohne RDMA-kompatible NICs und Switches zu nutzen.

 
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