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Kundenreferenz: Virtualisierung mit
XenServer und NetApp

Mine Safety Appliances (MSA) ist weltweit führend in der Entwicklung von Sicherheitsprodukten. Das vielfältige Produktspektrum reicht von Helmen für den Einsatz im Bauwesen und im militärischen Bereich bis hin zu anspruchsvollen Wärmebildkameras und GPS-Geräten, welche die gefährliche Arbeit der Feuerwehr sicherer machen.

Wie viele Unternehmen, verfolgten wir bei Server-Virtualisierung und Storage-Konsolidierung im Verlauf des letzten Jahres eine aggressive Strategie, damit wir unsere Entwicklungs-, Herstellungs- und Geschäftsanforderungen besser unterstützen können. Zu diesem Zweck haben wir Citrix XenServer und NetApp® Storage mithilfe von NFS kombiniert implementiert und sind mit den Ergebnissen bislang sehr zufrieden.

In diesem Artikel werde ich schildern, warum wir uns für diese Lösungen entschieden haben, wie weit wir heute sind, und, welche zusätzlichen Änderungen wir in naher Zukunft vornehmen werden.

Weshalb fiel unsere Entscheidung auf XenServer und NetApp

Der Virtualisierungs- und Konsolidierungsprozess begann an unserem Hauptsitz in Pittsburgh, Pennsylvania und in mehreren anderen nahegelegenen Werken vor ungefähr anderthalb Jahren. Wie viele andere Unternehmen, hatten wir ein Problem mit der wachsenden Zahl an Servern. Jedes Mal, wenn eine Abteilung eine neue Applikation einführen wollte, verlangte sie gleichzeitig nach einem neuen physischen Server mit Direct-Attached Storage. Dies führte zu einem großen Verbrauch an Rack-Flächen und strapazierte die Kapazität unseres Datacenters über.

Durch diesen Ansatz war die Bereitstellung eines neuen Servers auch sehr zeitaufwändig. Außerdem gestaltete sich das Management schwieriger und auf den Servern blieben jede Menge Speicherkapazitäten ungenutzt zurück. Wir erkannten, dass wir durch eine Virtualisierung unserer Server- und Storage-Ressourcen viel effizienter arbeiten würden und begannen mit der Untersuchung der zur Verfügung stehenden Technologien.

Ungefähr zur gleichen Zeit planten wir, ein Storage-System von Hitachi mit ungefähr 11 TB Speicherkapazität auszutauschen, das wir für SAP® Storage genutzt hatten. Wir entschieden uns für ein NetApp System mit 50 TB Speicherkapazität, zum Teil weil wir mit NetApp FlexClone® den Vorteil haben, SHP Applikationen entwickeln und testen zu können. (Weitere Informationen hierzu finden Sie in der neuesten Kundenreferenz.) Die weitaus größere Kapazität dieses System sollte unseren Wachstums- und Konsolidierungsanforderungen gerecht werden. Mit zunehmender Eingewöhnung in das NetApp System begannen wir damit, es auch für andere Storage-Zwecke zu nutzen, darunter unsere CIFS-Freigaben. Auf diese Weise waren wir in der Lage, zwei Windows® Cluster zu beseitigen.

Als wir uns mit der Virtualisierung von XenServer beschäftigten, erkannten wir erst richtig, dass sich alles gut zusammenfügte. Es stellte sich heraus, dass NetApp Storage von XenServer unterstützt wird und, dass die Xen-relevanten Entwicklungsarbeiten auf NetApp genau genommen erledigt waren. Dies bestärkte uns erst recht in unserer Zuversicht. Wir richteten unseren Blick auch auf die Server-Plattform Sun™ Microsystems 4100, für die eine AMD Chipgruppe verwendet wurde. XenSource (jetzt zu Citrix gehörend) sicherte uns zu, dass die Virtualisierungsfunktionen für AMD Hardware am besten mit XenServer genutzt werden können.

Wir haben uns letztendlich für eine Kombination aus XenServer, NetApp Storage und Sun 4100 entschieden, da diese Lösung einfach viel kostengünstiger war. Mit XenServer 4.0.1 erhielten wir alle Funktionen, die wir für den Start benötigen. Die im September 2008 veröffentlichte neueste Version, XenServer 5, verfügt über erweiterte Funktionen, die im Hinblick auf unsere Anforderungen mehr oder weniger den Funktionen von VMware® ESX entsprechen.

Durch XenServer können wir mithilfe von NFS eine Verbindung zum Back-End Storage herstellen, das von allen unseren Virtual Machines verwendet wird. Dies erfüllt genau unsere Anforderungen, da wir uns nicht mit der Komplexität und den Kosten auseinandersetzen möchten, die mit Fibre Channel einhergehen. Durch die Nutzung von NFS profititeren wir von Flexibilität und einem bequemen Management. Außerdem können wir die Thin Provisioning-Funktionen von NetApp optimal ausnutzen. Wenn wir beispielsweise ein 80 GB-Volumen für eine Virtual Machine bereitstellen, können wir Thin Provisioning-Funktionen darauf anwenden, damit das Volumen letztlich im Schnitt nur ungefähr 14 GB Speicherkapazität verbraucht. Somit verwendet eine typische Virtual Machine weniger als 20 % des Speicherplatzes einer Bereitstellung ohne Thin Provisioning. Dadurch erhöht sich unsere Festplattenauslastung, gleichzeitig verringert sich der erforderliche Speicherplatz. Alle Virtual Machines können je nach Kapazitätsbedarf aus einem gemeinsamen freien Speicherpool schöpfen.

Wie weit wir heute sind

Heute sind Citrix XenServer 4.0.1 und NetApp in unserer Unternehmenszentrale und in zwei nahegelegenen Niederlassungen implementiert. Wir verfügen über insgesamt 11 XenServer, die alle an NetApp Storage-Systeme angeschlossen sind. Die gesamte Rohkapazität beläuft sich auf 80,5 TB. Sämtliche Virtual Machines werden mit Windows 2003 betrieben.

Die größte Implementierung von Xen erfolgte in unserem Werk in Cranberry. Auf die dortigen Entwicklungs- und Herstellungseinrichtungen entfallen 650 aktive Benutzer. Wir verwenden vier produktive XenServer, auf denen etwa 36 Virtual Machines laufen. Letztere sind mittels NFS an ein geclustertes NetApp FAS2020 System mit Fibre Channel Storage angeschlossen. Darüber hinaus vefügen wir auch über einige physische Server für Lotus Notes und Lotus Domino, ebenfalls unter Verwendung von NetApp Storage.

Unser unternehmenseigenes Datacenter unterstützt rund 560 Benutzer und verfügt über fünf XenServer, aber nur 15 Virtual Machines, weil wir auf mehr Storage für die dort genutzte geclusterte FAS3070 warten. Am dritten Standort, in Murrysville, sind zwei XenServer Hosts im Einsatz, die durch eine FAS3070 unterstützt werden.

Bisher erzielte Ergebnisse

Wir sind mit der Implementierung von XenServer, NetApp und Sun 4100 außerordentlich zufrieden. Wir betreiben XenServer seit nunmehr über einem Jahr. Die Server selbst mussten nicht neu gestartet werden. Trotz des kräftigen Wachstums von MSA in den letzten Jahren ist es uns gelungen, die Beständigkeit des Technical Operations-Teams zu wahren, das insgesamt nur aus sieben Mitarbeitern besteht. Aus dem siebenköpfigen Team sind zwei von uns primär für Storage verantwortlich (daneben widmen wir uns auch vielen anderen Aufgaben). Bei Abwesenheit vom Büro übernimmt ein designierter Stellvertreter unsere Tätigkeiten.

Verbesserte Applikations-Performance
Vom Anwendungsstandpunkt betrachtet, ist Pro/ENGINEER die wichtigste Applikation, die wir virtualisiert haben. Hierbei handelt es sich um eine integrierte 3D CAD-/CAM-/CAE-Lösung von PTC, einem Anbieter von Product Lifecycle Management (PLM) Software. Unsere Ingenieure verwenden Pro/ENGINEER für sämtliche Produktentwicklungsarbeiten. Aufgrund dessen sind unsere Pro/ENGINEER Daten von entscheidender Bedeutung für das Unternehmen. Alle Konstruktionszeichnungen werden mithilfe der Anwendung Pro/ENGINEER, die innerhalb einer Virtual Machine ausgeführt wird, gespeichert und gemanagt. Pro/ENGINEER wiederum greift auf eine zugrunde liegende Oracle® Datenbank zurück, die auf einer anderen Virtual Machine ausgeführt wird.

Bei der Virtualisierung von Pro/E wären wir zufrieden gewesen, wenn die Performance auf demselben Niveau geblieben wäre, aber sie hat sich sogar noch verbessert. Den Ingenieuren zufolge können Zeichnungen deutlich schneller ein- bzw. ausgecheckt werden als es in der vorherigen Umgebung der Fall war. Dort wurden dezidierte Dell Server mit Direct-Attached RAID 5-Arrays verwendet. Natürlich sind wir mit der resultierenden NFS-Storage-Performance äußerst zufrieden, zumal dasselbe Storage-System auch noch unsere betriebsame Lotus Notes Umgebung unterstützt und weitere Storage-Anforderungen erfüllt.

Konsolidierung: Reduzierung des Speicherplatzbedarfs von 80%+
Als Ergebnis der Virtualisierung und Storage-Konsolidierung konnten wir in unserer Niederlassung in Cranberry den drei Racks umfassenden Gerätebedarf auf ein halbes Rack reduzieren. Hierzu gehören sämtliche 1U Sun Server (Verwendung für XenServer und physische Server), die geclusterte FAS2020, die den kompletten Storage für unsere virtualisierte Umgebung bereitstellt, plus 600 Lotus Notes Benutzer und CIFS-Freigaben in der Größenordnung von 3,5 TB.

Die unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV), welche im Schnitt eine Auslastung von 94 % bis 95 % aufwies, ist nun auf 60 % bis 64 % gesunken. Daraus schließen wir, dass der Stromversorgungs- und Kühlungsbedarf infolge unserer Konsolidierungs- und Virtualisierungsbemühungen um ca. 30 % zurückging.

Schnelle Server-Bereitstellung und hohe Storage-Auslastung
Vom Standpunkt der Bereitstellung aus betrachtet, dauert es nunmehr ca. 10 Minuten, um einen neuen Server online zu schalten. Wir verfügen über Vorlagen für den Windows Server 2003 (32 Bit und 64 Bit). Für die Bereitstellung eines neuen Servers bedarf es nur einiger weniger Mausklicks innerhalb von XenCenter, um die richtigen Vorlagen auszuwählen und zu implementieren.

Außerdem erreichten wir durch die Konsolidierung und den Einsatz von Thin Provisioning eine extrem hohe Storage-Auslastung. Unser Engineering Datacenter weist im Augenblick Auslastungsraten in Höhe von 85 % bis 90 % auf. Das liegt weit über den für Storage üblichen Standardraten und übertrifft bei weitem die Werte, die wir uns für die alte Umgebung erhoffen konnten. Da wir zuvor DAS einsetzten, war es schwierig, einen Anhaltspunkt für die Höhe der Storage-Auslastung zu bekommen. Während die Kapazitäten vieler Server ungenutzt blieben, hatten einige andere Server einen chronischen Speicherplatzmangel.

MSA Xen Server

Abbildung 1) MSA XenServer und Storage-Infrastruktur – Verwendung von Snapshot™ für lokale Backups und SnapMirror® für DR. Diese Funktionen werden durch neue Glasfaserverknüpfungen zwischen Standorten aktiviert.

Die nächsten Schritte: Backup und DR

Im weiteren Verlauf werden wir zwei entscheidende Verbesserungen in unserer Umgebung implementieren. Beide sind auf dem Weg der Umsetzung. Zum einen handelt es sich um eine Aufrüstung aller vorhandenen Server von XenServer 4.0.1 auf XenServer 5, zum anderen wird ein Hochgeschwindigkeits-Glasfasernetzwerk zwischen den drei Standorten installiert. Durch diese Veränderungen werden wir in der Lage sein, die Integration von NetApp und XenServer durch den Citrix XenServer Adapter für NetApp vollständig zu nutzen, um unsere Backup- und Disaster Recovery-Strategien zu verbessern.

Als wir unsere vorhandenen Server vor einem Jahr virtualisierten, behielten wir unsere bestehende Backup-Methodik bei. Wir verwenden Legato NetWorker Agenten, die auf jeder Virtual Machine ausgeführt werden, um ein zentralisiertes Tape-Backup zu erstellen. Durch die leichte Integration von NetApp und XenServer in XenServer 5 werden wir in der Lage sein, ganz auf Tape-basierte Lösungen zu verzichten. Stattdessen wird ein gänzlich festplattenbasierter Ansatz verfolgt, bei dem konsistente NetApp Snapshot Kopien verwendet werden.

Unsere Niederlassung in Murrysville dient auch als DR-Standort. Die Kombination aus XenServer 5 und einem schnellen Netzwerk ermöglicht uns, die SnapMirror Software von NetApp einzusetzen, um den Storage für wichtige Virtual Machines und physische Server auf diesen Standort zu spiegeln. So werden wir beispielsweise unsere Pro/ENGINEER Virtual Machines spiegeln, damit sie bei einem Ausfall am Standort in Cranberry direkt neu gestartet werden können. Darüber hinaus werden wir wichtige SAP Daten spiegeln. So haben wir im Vergleich zum aktuellen Tape-basierten Ansatz viele schnellere Recovery-Möglichkeiten.

Schlussfolgerung

Im Laufe des kommenden Jahres werden wir unsere Unternehmenszentrale verlagern und sie mit dem Standort in Cranberry konsolidieren. Wichtig für dieses Vorhaben ist die überragende Konsolidierung, die wir mit dem Einsatz von XenServer und NetApp erreichen. Es wird notwendig werden, noch mehr Server zu virtualisieren und weitere Konsolidierungen vorzunehmen, um unsere unternehmens- und konstruktionsrelevanten Anforderungen über ein einziges Datacenter abzuwickeln. Wir werden uns daran machen, mehr Standalone-Server abzuschaffen. Unsere aktuelle Richtlinie sieht vor, ausschließlich virtuelle Server bereitzustellen, es sei denn, ein Endbenutzer kann den Bedarf nach einem physischen Server rechtfertigen, basierend auf den I/O-Anforderungen der Applikation.

Mithilfe der Datenmanagement-Funktionen von NetApp ist es relativ einfach, Daten zu replizieren, um anschließend die Ausfallzeiten zu verringern. Letztendlich möchten wir unsere vorhandenen konstruktions- und unternehmensrelevanten Storage-Systeme innerhalb eines einzigen Storage Systems der FAS 6000 oder FAS 3000 Serie konsolidieren, das sämtlichen Anforderungen in puncto Daten-Storage gerecht wird, wobei kritische Daten zu Disaster Recovery-Zwecken auf den Standort in Murrysville gespiegelt werden. Außerdem werden wir die Verwendung der Deduplizierung untersuchen, sobald wir die beiden Storage-Plattformen konsolidiert haben. Denn wir gehen davon aus, dass wir vor allem in der XenServer Umgebung weitere signifikante Storage-Einsparungen erzielen können. NetApp und Citrix XenServer tragen dazu bei, unsere wirtschaftlichen Anforderungen zu erfüllen und bieten gleichzeitig die Verfügbarkeit, Performance und betriebliche Effizienz, die wir benötigen.

 

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Scott McCullough

Scott McCullough
Manager, Technical Operations
Mine Safety Appliances

Scott McCullough arbeitet seit 10 Jahren bei MSA und verfügt über mehr als 15 Jahre Erfahrung im Management von Servern und Storage-Lösungen. Bei MSA ist er für eine Reihe von wichtigen Applikationen verantwortlich, darunter SAP, Lotus Domino und Blackberry Server. In diesem Zusammenhang ist Scott McCullough für sämtliche Belange der Server- und Storage-Infrastruktur zuständig.

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