NetApp Tech OnTap

Kundenreferenz:
Exchange 2007 unter VMware und NetApp

Der Einsatz von Exchange in einer virtualisierten Umgebung bietet gegenüber einer physischen Umgebung zahlreiche konkrete Vorteile; die Anwendung derartiger Lösungen wird zwar bereits vielerorts in Betracht gezogen, doch die Skepsis hinsichtlich Performance und Zuverlässigkeit ist immer noch weit verbreitet.

In meinem Unternehmen, der Unity Builders Group (UBG), läuft Exchange nun bereits seit einiger Zeit in einer virtualisierten Umgebung. Wir haben kürzlich eine Migration auf Exchange 2007 und VMware VI3 durchgeführt und sind mit den Ergebnissen hoch zufrieden. Tech OnTap hat mich gebeten, den Migrationsprozess und die Vorteile von Exchange 2007 unter VMware und NetApp Storage zu beschreiben.

Migration auf VI3 und Exchange 2007

Vor eineinhalb Jahren verwalteten wir rund 300 Postfächer auf Exchange 2003. Seither sind wir auf ca. 450 Postfächer (Seats) gewachsen. Was in absoluten Zahlen nicht viel klingt, stellt immerhin einen Zuwachs von 50% in unserer Exchange-Umgebung (und anderer damit verbundener Infrastruktur) innerhalb einer relativ kurzen Zeitspanne dar.

Unser Exchange 2003 Server war ursprünglich auf einem VMware ESX 2.5 Server gehostet, während unsere anderen VMware Server bereits auf ESX 3.0.1 liefen. Für unsere NetApp Umgebung nutzen wir bis heute das FAS270 Storage-System. Da Exchange 2003 auf einem ESX 2.5 Server gehostet war, konnten wir nicht von den fortgeschrittenen Features der VMware Virtual Infrastructure 3 (VI3) wie z.B. VMotion, DRS (Distributed Resource Scheduler) oder Hochverfügbarkeit (HA) profitieren.

Außerdem stand ein Rebuild unseres Exchange 2003 Servers an und ich mußte den Exchange Datastores mehr Storage zuweisen. Da Exchange 2007 zu diesem Zeitpunkt bereits am Markt war und einige signifikante Vorteile gegenüber Exchange 2003 zu bieten schien, haben wir uns für eine Migration auf Exchange 2007 entschieden.

Da Exchange bereits mit guter Performance in einer virtualisierten Umgebung lief, führten wir als ersten Schritt ein Upgrade des VMware Servers, auf dem Exchange gehostet war, auf ESX 3.0.1 durch. So konnten wir auch das notwendige Server-Rebuild vornehmen, um uns so auf den erhöhten Platzbedarf vorzubereiten, der angesichts des Wachstums zu erwarten war.

Die Migration auf Exchange 2007 ergab sich als logischer nächster Schritt. Exchange 2007 ist im Vergleich zu 2003 weniger I/O intensiv und eignet sich somit noch besser für virtualisierte Umgebungen als Exchange 2003.

Exchange 2003 Exchange 2007
32-bit Windows 64-bit Windows
900MB Datenbank Cache Multi-GB Datenbank Cache
4Kb Blockgröße 8Kb Blockgröße
Hohes Read/Write-Verhältnis 1:1 Read/Write-Verhältnis
Storage ist genereller Schwachpunkt Eliminiert Storage-Schwachpunkte

Tabelle 1) Vergleich von Exchange 2003 und Exchange 2007.

Nun haben wir begonnen, uns eingehend auf die Migration vorzubereiten und uns anhand von Webcasts, Büchern etc. mit Exchange 2007 vertraut zu machen. Anschließend haben wir einige Test-Postfächer in Exchange 2003 angelegt und einen Exchange 2007 Server in unserer virtuellen Umgebung installiert. Dann haben wir die Test-Postfächer von Exchange 2003 nach Exchange 2007 migriert und die Senden- und Empfangen-Funktionen sowohl intern als auch extern getestet.

Nachdem diese Testmigration erfolgreich verlaufen war, migrierten wir zunächst die Postfächer unserer IT-Abteilung. Erst als unsere Exchange 2007 Umgebung unserer Ansicht nach einwandfrei funktionierte, begannen wir mit der Migration aller anderen aktiven User, wobei 400-450 User innerhalb von zwei Wochen migriert wurden.

Exchange 2003 und 2007 können während der Migration übrigens parallel in Ihrer Umgebung installiert sein. Wir haben über mehrere Wochen hinweg mit beiden Servern gleichzeitig gearbeitet. Sie müssen sich nur gut vorbereiten und alle Eventualitäten bedenken.

Das einzige wirkliche Problem, das bei der Migration auftrat, bestand darin, dass wir die Scan auf E-Mail Funktion nicht bedacht hatten. Nach Migration aller Postfächer und öffentlichen Ordner nach Exchange 2007, haben wir den Exchange 2003 Server heruntergefahren. In der Folge gingen alle Scan auf E-Mail Jobs verloren und die Leute erhielten ihre Scans nicht mehr. Dieses Problem war leicht zu lösen, es demonstriert jedoch, dass vor der Migration unbedingt eine genaue Aufstellung aller Funktionen, die von Ihren E-Mail-Systemen abhängig sind, erforderlich ist.

Vorteile der neuen Umgebung

VMware Vorteile
Wir haben derzeit drei ESX Server, nunmehr alle auf Version ESX 3.5. Zur Unterstützung unserer Exchange 2007 Umgebung sowie einer ausgelasteten Citrix Umgebung, setzen wir eine Kombination aus VMware VMotion, DRS und HA ein. Dank dieser Tools ist unsere Flexibilität enorm gestiegen und die für den Einsatz  neuer Server nötige Zeit konnte beträchtlich verkürzt werden.

Mit VMotion können virtuelle Maschinen ohne Dienstunterbrechung von einem Server auf einen anderen Server migriert werden. Wenn nun beispielsweise ein BIOS-Update oder ein anderes Firmware-Update auf einem Server ansteht, können alle virtuellen Maschinen auf einen anderen Server migriert und der betreffende Server während der Updates ohne Ausfall oder Beeinträchtigung der anderen Nutzer heruntergefahren werdenVMotion

Abbildung 1) VMotion

VMware DRS sorgt für automatisches Load-Balancing über unsere ESX Server, sodass eine optimale Auslastung erreicht wird, d.h. ein Server nie überlastet bzw. zu wenig ausgelastet ist. VMware HA sorgt für den Schutz vor Datenverlust und startet bei Totalausfall eines ESX Servers unsere virtuellen Maschinen automatisch auf einem anderen Server.

VMware DRS

Abbildung 2) VMware DRS nutzt VMotion, um virtuelle Maschinen zur Server-Lastverteilung automatisch zu migrieren. VMware HA startet bei Ausfall eines physischen Servers die VMs automatisch auf einem anderen Server neu.

Eine Besonderheit unserer Umgebung halte ich für erwähnenswert: wir haben eine Regel erstellt, gemäß der alle virtuellen Maschinen, die unseren Exchange 2007 Mailbox Server, unser Hub und unseren Client Access Server, unseren Symantec Enterprise Vault Archivserver und unseren BlackBerry Server bedienen, auf demselben ESX Server bleiben. Somit läuft die gesamte Kommunikation, die zwischen diesen Servern anfällt, in Wirklichkeit auf dem virtuellen Switch innerhalb des EXS Servers und nicht über unsere physischen Netzwerk-Switches.

Traffic über Netzwerk-Switches

Abbildung 3) Traffic über Netzwerk-Switches
wurde reduziert, indem sichergestellt wurde,
dass die Mailbox, HUB/CAS, Enterprise Vault
und BlackBerry Server immer auf demselben ESX Server bleiben.

NetApp Vorteile
Am Backend verwenden wir ein NetApp FAS270 Storage-System mit 3TB Storage-Kapazität. Wir haben das NetApp System in Zusammenarbeit mit unserem Partner, Long View Systems, einem IT-Service Provider mit über 400 technischen Beratern und Büros in Calgary, Edmonton, Vancouver, Denver, Dallas und Houston, installiert. Wir arbeiten mit Long View nicht nur aufgrund ihrer technischen Expertise zusammen, sondern auch aufgrund ihrer Fähigkeit, unsere geschäftlichen Anforderungen zu analysieren und uns Lösungen anzubieten, die nicht nur heute leistbar und einfach zu verwalten sind, sondern mit denen wir auch für zukünftige Erweiterungen gerüstet sind.

Die Best Practices für Microsoft Exchange empfehlen die Verwendung von RAID 10 (Striping und Mirroring) als Backend Storage. Für uns war jedoch Mirroring, wofür die doppelte Storage-Kapazität erforderlich ist, eine zu teure Option. Dank der NetApp Entwicklung RAID-DP konnten wir die für Exchange erforderliche höhere I/O Performance nutzen und mussten trotz deutlich niedrigerer Kosten keine Abstriche bei der Resiliency in Kauf nehmen. Die Double Parity RAID Implementierung von NetApp bietet eigentlich bessere Resiliency als RAID 10. Bei Einsatz von RAID-DP ist das Risiko von Datenverlust 163mal geringer als mit RAID 10 und 4.000mal geringer als mit RAID 5.

  RAID 5 RAID 10 RAID-DP
Kosten Niedrig Hoch Niedrig
Performance Niedrig Hoch Hoch
Resiliency Niedrig Mittel Hoch

Tabelle 2) Vergleich von RAID 5, RAID 10 und NetApp RAID-DP.

Unsere ESX Server verfügen über Fibre Channel HBAs, die sie zu unserem NetApp Storage-System verbinden. Wir verwenden zwar heute Fibre Channel, doch dank des flexiblen NetApp Ansatzes, können wir zu einem späteren Zeitpunkt bei Bedarf auch NAS Protokolle (NFS bzw. CIFS) und iSCSI auf demselben Storage-System einsetzen.

NetApp ist gut in Exchange sowie in VMware integriert, was einem Administrator das Leben ungemein erleichtern kann. Ich habe kürzlich an einem NetApp TechTalk teilgenommen, bei dem die Besonderheiten vieler dieser Technologien diskutiert wurden. In diesem Rahmen hatte ich nicht nur die Gelegenheit, über die UBG zu sprechen, sondern auch mehr über NetApp und VMware Lösungen zu erfahren.

Die integrierte Snapshot Technologie von NetApp erleichtert das Erfassen konsistenter point-in-time Abbildungen des Exchange Datenbestandes für Backups, wobei alle Last-intensiven Backup Aufgaben nicht von den Exchange Servern sondern vom Storage-System übernommen werden.

Snapshot ist die grundlegende Technologie, auf der eine Vielzahl von anderen verwandten NetApp Diensten aufbaut. Zum Beispiel ist der NetApp SnapManager für Exchange in Exchange integriert, um Aktionen zwischen dem Exchange Server und dem Storage zu koordinieren und schnelle und konsistente Backups zu erstellen. Der NetApp SnapManager für Virtual Infrastructure bietet eine ähnliche Fähigkeit zum Backup von laufenden virtuellen Maschinen. Da die Backups sehr rasch erfolgen und auf den ESX Servern kein Workload liegt, können weitaus mehr Backups pro Tag erstellt und somit ein besserer Datenschutz gewährleistet werden.

Beim Disaster Recovery stützt sich die NetApp SnapMirror Technologie auf NetApp Snapshot, um einen einfachen und verlässlichen Mechanismus für asynchrone Replizierung an einen remote Standort zu schaffen. Im Gegensatz zu vielen anderen Replizierungslösungen ermöglicht SnapMirror den Einsatz unterschiedlicher Storage Infrastrukturen an Ihrem primären und Ihrem remote Standort. So können Sie Fibre Channel HBAs an einem Standort und iSCSI am anderen Standort verwenden oder die schnelleren und teureren Fibre Channel Disks an Ihrem primären Standort und die günstigeren SATA Disks an Ihrem DR-Standort einsetzen.

NetApp SnapMirror bietet flexible Replizierung für virtualisierte Umgebungen

Abbildung 4) NetApp SnapMirror bietet flexible Replizierung für virtualisierte Umgebungen

NetApp bietet außerdem Deduplizierungstechnologie, die nicht nur auf Backups sondern auch auf Ihren Primärspeicher anwendbar ist, um duplizierte Kopien von Blocks zu eliminieren und den Storage-Bedarf zu reduzieren. Diese Deduplizierungstechnologie ist insbesondere für virtuelle Umgebungen ideal, weil virtuelle Maschinen typischerweise fast identisch sind und daher eine große Menge an Duplizierung anfällt. Die Storage-Einsparung, die Sie durch die Deduplizierung Ihres Primärstandortes erzielen, wird an Ihren DR-Standort weitergegeben, womit wiederum der dortige Storage-Bedarf reduziert wird.

Wenn NetApp Deduplizierung am Primärstandort eingesetzt wird, wird die Platzeinsparung automatisch an den DR-Standort weitergegeben.

Abbildung 5) Wenn NetApp Deduplizierung am Primärstandort eingesetzt wird, wird die Platzeinsparung automatisch an den DR-Standort weitergegeben.

NetApp hat eng mit VMware zusammengearbeitet, um Features von SnapMirror mit VMware Site Recovery Manager (SRM), einem neuen VMware Tool, das DR-Planung, -Implementierung und -Tests für virtuelle Umgebungen erleichtert, zu integrieren. (Ein anderer Artikel in dieser Tech OnTap Ausgabe beschreibt die Integration von NetApp und VMware Technologie mit SRM im Detail.)

Fazit

Die Kombination von VMware und NetApp Technologien mit Exchange 2007 war für uns ein echter Gewinn. Die Virtualisierung unserer Exchange-Umgebung bietet größere Zuverlässigkeit und Flexibilität bei guter Performance. VMotion ermöglicht eine einfache Migration unserer virtuellen Maschinen zu Wartungstätigkeiten oder zu anderen Zwecken. DRS stellt sicher, dass die Exchange Server immer mit ausreichenden Ressourcen versorgt sind. VMware HA sorgt dafür, dass bei einem Totalausfall eines ESX Servers Exchange und andere wichtige Dienste sofort neu gestartet werden.

NetApp Storage ist eine gute Ergänzung zu den Funktionalitäten von VMware und bietet im Vergleich zum Mirroring größere Zuverlässigkeit bei geringeren Kosten. Wir haben noch nicht die Gesamtheit der oben beschriebenen NetApp Funktionalitäten in unserer Umgebung implementiert, aber die breite Palette von Optionen gibt uns die Flexibilität, die wir zur Erfüllung unserer Anforderungen benötigen. Wir ziehen in Betracht gegen Ende 2008 VMware SRM gemeinsam mit NetApp SnapMirror zu implementieren, um einen besseren Schutz sowohl für unsere Exchange als auch für unsere Citrix-Umgebungen zu gewährleisten.

Haben Sie etwas zu Exchange unter VMware und NetApp zu sagen?

Viele IT-Teams haben großes Interesse daran, Exchange unter VMware und NetApp laufen zu lassen, andere sind skeptisch. Was halten Sie von der Kombination von E-Mail-Applikationen  mit virtualisierten Servern und Storage?

Joe Jerebic

Joe Jerebic
Information Systems Manager
Unity Builders Group

Als IS Manager eines dynamischen Unternehmens ist Joe für die Wartung und den Support des Großteils der IT-Infrastruktur inklusive der unter VMware laufenden Citrix- und Exchange-Umgebungen, die Cisco Netzwerk-Infrastruktur und die Bereiche Business Continuity und DR verantwortlich. Bevor er zu UBG gestoßen ist, war Joe als technischer Berater einer großen IT-Firma tätig und hat sich auf VMware Implementierungen spezialisiert. Er ist Microsoft zertifizierter System Engineer (MSCE - Microsoft Certified Systems Engineer) und hat auch die VMware Zertifizierung erhalten (VCP- VMware Certified Professional).

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