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Michael Goodman
Network Analyst
Broome-Tioga Board of Cooperative Educational Services

Das Broome-Tioga Board of Cooperative Educational Services (BOCES) hilft staatlichen Schulen in New York mit gemeinsamen Services für Administration und IT-Infrastruktur dabei, Kosten zu sparen. Aufgrund unserer besonderen Rolle bei der Betreuung von rund 50 verschiedenen Schulbezirken stehen wir vor einer Reihe von Herausforderungen. Probleme wie die richtige Antwort auf das explosionsartige Wachstum der IT-Umgebung und die Änderung von Abläufen bei knappen Budgets werden sicherlich nahezu allen IT-Kräften bekannt sein. Diese Probleme werden bei uns jedoch dadurch verstärkt, dass wir neben dem Management eines zentralisierten Rechenzentrums, in dem verschiedene Applikationen der einzelnen Bezirke ausgeführt werden, in 14 Schulbezirken einen Managed IT Service anbieten – hier sind wir für die EDV praktisch allein verantwortlich.

In den vergangenen Jahren hat die Zahl der Service-Anfragen stetig zugenommen. Außerdem haben wir zahlreiche neue Applikationen für die Schüler und die Mitarbeiter der Behörde installiert. Ein Nebeneffekt dieses Wachstums ist die unkontrollierte Ausweitung der Rechenzentren. Der Großteil der Daten ist dabei gewissermaßen in Silos untergebracht, und die Storage-Kapazität muss jedes Jahr verdoppelt werden. Gleichzeitig waren wir gemäß den Bestimmungen des Bundesstaats New York dazu verpflichtet, eine langfristige externe Archivierung vorzunehmen, was einfach nicht zu realisieren war. Es war an der Zeit, auf eine flexiblere IT-Infrastruktur mit einem höheren Grad an Verfügbarkeit und Datensicherung umzusteigen.

Dabei schwebte uns eine Storage-Lösung vor, mit der wir unsere Verfahrensweisen und unsere Infrastruktur würden vereinfachen und dann intelligent wachsen können. Es stellte sich heraus, dass die Storage-Lösung von NetApp diese Anforderungen erfüllte. Durch die frühe Implementierung von NetApp Storage konnten wir mit der Zeit immer mehr NetApp Funktionen nutzen. Die wichtigsten Verbesserungen sind in Tabelle 1 zusammengefasst.

Tabelle 1 Verbesserungen bei Broome-Tioga

                            
Wichtige Verbesserungen
Die Kosten für Server-Hardware konnten um 85 % gesenkt werden, und durch die Virtualisierung wurden über einen Zeitraum von drei Jahren 500.000 US-Dollar eingespart.
Durch die Konsolidierung von Windows Storage konnte der Server-Storage um mehr als 35 % reduziert werden.
Die Gesamt-Storage-Anforderungen konnten um 50 % gesenkt werden.
Bei wichtigen Applikationen wie Exchange, SQL Server und Oracle konnte die Backup-Dauer auf wenige Minuten verkürzt werden.
Die Vorgaben zur externen Archivierung konnten eingehalten werden.

In diesem Artikel werde ich erläutern, warum NetApp die richtige Lösung für Broome-Tioga ist und wie wir mit den Lösungen von NetApp dafür sorgen, dass das System einfach bleibt und intelligent wachsen kann.

Die richtige Lösung gleich zu Beginn

Ein weiteres dauerhaftes Problem war aufgrund des explosionsartigen Datenwachstums und der immer kleiner werdenden Zeitfenster das Backup. Früher erledigten wir unsere Backups mit NetBackup. Die nächtlichen Backups unserer SQL Server Datenbanken überschnitten sich jedoch häufig mit anderen in der Nacht durchgeführten Datenbank-Wartungsaufgaben, sodass regelmäßig Fehler auftraten.

Unser erstes NetApp System war ursprünglich als Backup-Ziel für Syncsort Backup Express gedacht, aber mit der Zeit stellten wir fest, dass NetApp nicht nur die richtige Lösung für unsere Backup-Probleme hatte, sondern auch für Disaster Recovery und Archivierung sowie für zahlreiche weitere Probleme.

Am Anfang stand im Jahr 2003 ein FAS250-System. Seitdem haben wir das System stetig und ohne größere Probleme im Hinblick auf unser Haupt-Rechenzentrum erweitert – zuerst auf ein FAS270 und anschließend auf ein FAS3020. In der Zwischenzeit wurden beinahe alle Daten auf dem NetApp System gespeichert.

Inzwischen haben wir unser NetApp System auf ein FAS3240HA mit einer Kapazität von rund 150 TB erweitert. Da jedes Upgrade nichts weiter als ein einfacher Austausch ohne komplizierte Datenmigrationen ist, steht Upgrades auch nichts entgegen. Die neuen Storage-Controller werden einfach an die vorhandenen Festplatten-Shelves angeschlossen. An unserem DR-Standort betreiben wir ein FAS3140 System, und in den 14 Bezirken, die wir direkt verwalten, stehen NetApp Systeme mit zusätzlicher Storage-Kapazität von 250 TB (insgesamt 400 TB) zur Verfügung. Vor dem von uns empfohlenen Umstieg auf NetApp kamen in den meisten Bezirken DAS-Systeme oder einfache externe Arrays zum Einsatz.

Broome-Tioga BOCES storage infrastructure.

Abbildung 1 Storage-Infrastruktur bei Broome-Tioga

Neben den erleichterten Upgrade-Möglichkeiten ist NetApp aber vor allem aus den folgenden Gründen die optimale Lösung für unser System:

  • unified storage Mit NetApp können wir die Storage-Anforderungen jeder Applikation erfüllen – ganz gleich, ob im Haupt-Rechenzentrum oder in den einzelnen Bezirken.

  • Hohe Effizienz: Mit Funktionen wie Thin Provisioning und Deduplizierung lässt sich der Storage-Bedarf erheblich reduzieren.

  • Integrierte Datensicherung Mit NetApp Snapshot Kopien und Applikations-Backup/-Restore via SnapManager können kritische Backups schneller und kostengünstiger durchgeführt werden.

  • Disaster Recovery: Mit NetApp werden nicht nur Backup-Vorgänge, sondern auch das Remote-Backup und die Datenreplikation erleichtert. Somit befinden sich immer Kopien wichtiger Daten an einem externen Standort.

Hierauf gehe ich im Folgenden noch genauer ein.

So unkompliziert wie möglich

Angesichts der aktuellen konjunkturellen Situation ist nicht davon auszugehen, dass die Zahl der Mitarbeiter steigen wird. Also müssen wir unsere Arbeitsabläufe einfacher gestalten und intelligenter an die Aufgaben herangehen. Ein wichtiger Schlüssel zum Erfolg war die Standardisierung von NetApp Storage.

Wir sind nur zwei Administratoren, und wir verbringen beide nur etwa ein Viertel unserer Zeit mit Storage-Aufgaben. Das heißt, mit quasi einer halben Vollzeitstelle muss das gesamte Storage-System (einschließlich der externen Systeme) mit einer Kapazität von zurzeit 400 TB verwaltet werden. Wir gehen davon aus, dass die Storage-Kapazität weiter wachsen kann, ohne dass weiteres Personal erforderlich ist.

NetApp hat uns insbesondere in drei zentralen Bereichen geholfen:

  • Windows Konsolidierung und Virtualisierung
  • Datensicherung
  • Disaster Recovery

Windows Storage und Server-Konsolidierung

In vielen Schulbezirken wurde noch Novell NetWare eingesetzt. Aus diesem Grund gingen wir zweigleisig vor: Die Systeme wurden in Windows konvertiert, und gleichzeitig wurde die Storage- und Server-Infrastruktur konsolidiert. Da in allen verwalteten Bezirken NetApp Storage verfügbar war, wurden die eigenständigen Dateiserver nicht mehr benötigt. So konnten die 10 Dateiserver im Schulbezirk Binghamton durch CIFS-Freigaben auf dem zentralen NetApp System ersetzt werden. Das bedeutet deutlich weniger Management-Aufwand, und das NetApp System wartet mit einer definitiv besseren Performance auf. Außerdem können die Benutzer im Snapshot Verzeichnis eigene Daten selbst wiederherstellen. In den Bezirken kann jetzt auch besser auf aktive und archivierte Schuldaten zugegriffen werden. Gleichzeitig wurden die Gesamtkosten für den Service gesenkt.

Neben der Storage-Konsolidierung und der Abschaffung von Dateiservern führten wir auch eine Konsolidierung von physischen Servern mittels Virtualisierung durch. Inzwischen werden auf sieben physischen Servern in unserem zentralen Rechenzentrum rund 250 Virtual Machines ausgeführt. Durch die Beseitigung überflüssiger Infrastrukturen können wir die Komplexität reduzieren und Zeit und Geld sparen.

Für das Management der VMware Umgebung setzen wir zurzeit SnapManager for Virtual Infrastructure (SMVI) ein. Wir steigen jedoch gerade auf OnCommand um, denn diese Software umfasst Technologie aus SMVI, NetApp Operations Manager, Provisioning Manager, Protection Manager und SnapManager for Hyper-V.

Bei der Virtualisierung von Servern und Desktop-Systemen streben wir an, unabhängig von Hypervisoren zu bleiben. Auf diese Weise behalten wir die maximale Flexibilität im Umgang mit den verschiedenen Anforderungen (und Budgetbeschränkungen) in den einzelnen Bezirken. Heute wird auf rund 10 % der virtuellen Server-Umgebung Microsoft Hyper-V ausgeführt, das über SnapManager for Hyper-V (SMHV) verwaltet wird. Zur Unterstützung der virtuellen Desktop-Umgebung kommt Citrix XenDesktop zum Einsatz. Die Tatsache, dass mit NetApp eine direkte Management-Integration für alle drei Hypervisoren möglich wird, ist ebenfalls sehr beruhigend für uns. (Siehe die vorangegangenen Tech OnTap Artikel zu Hyper-V und XenServer.)

Datensicherung

Ich habe bereits die Probleme erwähnt, die die Backups von SQL Server Datenbanken in unserer bisherigen Umgebung verursachten. Die Probleme beim Backup unseres Oracle Data Warehouse waren mindestens genauso gravierend, wenn nicht schlimmer. Das Oracle Backup erfolgte auf der Grundlage einer Reihe selbst entwickelter Prozesse und Skripts, bei denen nur ein Datenbankadministrator den vollen Durchblick hatte. Als dieser die Organisation verließ, ergab sich die Möglichkeit – aber auch die dringende Notwendigkeit –, eine Änderung vorzunehmen. Wir stiegen auf NetApp SnapManager for Oracle (SMO) um und konnten damit Backup, Restore und Replikation erheblich vereinfachen.

Gewiss stehen Oracle DBAs Änderungen immer skeptisch gegenüber, aber schon kurz nach der Umstellung wurden einige Oracle Tabellen durch eine fehlgeschlagene Extraktion mit falschen Daten befüllt, und wir mussten ein Restore durchführen. Alle Beteiligten waren von dem in wenigen Minuten abgeschlossenen SMO-Prozess begeistert, und danach gab es an SMO keinerlei Beanstandungen mehr. Wir brauchen uns keine Sorgen mehr darum zu machen, ob das Oracle Backup funktioniert hat, und weil das Restore-Verfahren so einfach ist, sind nun sechs Mitarbeiter in der Lage, Oracle Daten wiederherzustellen.

Das SnapManager Paket ist inzwischen das zentrale Element unserer Backup-Strategie. Neben SMO setzen wir SnapManager for SQL Server (SMSQL) und SnapManager for Exchange (SME) sowie, wie bereits im vorherigen Abschnitt erwähnt, SMVI und SMHV ein. Alle diese Produkte ermöglichen innerhalb weniger Sekunden einfache, konsistente, applikationsgerechte Backups und schnelle Restores.

Im Rahmen unseres Bestrebens, Abläufe zu verschlanken, wurden die Exchange Services in unserem regionalen Rechenzentrum zentralisiert. Die meisten Bezirke betreiben nun keine eigenen Mail-Server mehr, sondern nutzen diese Services. Wie bei den anderen SnapManager Produkten auch sorgt SME für die Automatisierung der komplexen, manuellen und zeitraubenden Prozesse im Zusammenhang mit dem Backup, dem Recovery und der Überprüfung der Exchange Server Datenbanken. Mit NetApp Snapshot Technologie wird die Dauer von Backups auf wenige Sekunden und von Restores auf wenige Minuten reduziert. Mit NetApp Single Mailbox Recovery Software können einzelne Mailboxen, Nachrichten oder Anhänge wiederhergestellt werden, ohne dass die Arbeit von anderen Exchange-Benutzern beeinträchtigt wird. Die in SME gegebene Möglichkeit zur einfachen und schnellen Wiederherstellung des zu einem bestimmten Zeitpunkt vorhandenen Zustands macht eine zeitversetzte Kopie der Datenbank überflüssig. Das spart zusätzlich Storage-Kapazität.

Die Datensicherung auf Bezirksebene erfolgt mit NetApp SnapVault. CIFS-Freigaben und andere Daten werden entweder im Haupt-Rechenzentrum oder am DR-Standort gesichert. NetApp Storage wird auch als NetBackup Ziel für das Backup einiger verbliebener physischer Server verwendet. Wir haben uns auch nach kostengünstigerem Storage und nach Cloud-Lösungen für die Daten umgesehen, aber NetApp stellte sich aufgrund der effizienten und kostengünstigen Deduplizierung im Vergleich zu NetBackup als die preiswerteste Lösung heraus.

Disaster Recovery

Unsere Disaster Recovery-Strategie steht im engen Zusammenhang mit unserer Datensicherungsstrategie. Sie ermöglicht uns die gesetzlich vorgeschriebene externe Speicherung separater und aktueller Kopien wichtiger Schüler-Datensätze.

Wir betreiben einen DR-Standort an der Binghamton University (und fungieren umgekehrt als DR-Standort für deren Daten). Ein FAS3140 System am DR-Standort dient als Ziel für NetApp SnapVault Backups und für die Replikation mit NetApp SnapMirror. Mit SnapManager können wir die Replikation konsistenter Abbilder unser Exchange, SQL Server und Oracle Datenbanken sowie der Virtual Machines von VMware und Hyper-V planen.

Mit VMware Site Recovery Manager (SRM) wird das Recovery der VMware Umgebung automatisiert. Für eine Organisation unserer Größe ist das wirklich die einzige Methode, mit der das Recovery automatisiert sowie Testpläne zur Validierung ausgeführt werden können.

Diese Herangehensweise ist nicht nur einfach zu verwalten, sondern ermöglicht auch ein deutlich höheres Disaster Recovery-Niveau. Bis dahin hatten wir nur die Möglichkeit, am Tag nach dem Backup ein mit NetBackup erstelltes Band an den DR-Standort zu senden.

Cleveres Wachstum

Intelligent zu wachsen bedeutet, die Möglichkeit zu haben, Benutzeranforderungen flexibel zu erfüllen und dabei das Storage-Wachstum sowie den Verwaltungsaufwand so gering wie möglich zu halten. Der spannendste Aspekt bei der Verwendung von NetApp Storage ist die unglaubliche Flexibilität: Wenn sich in einem Bezirk die Nutzung ändert, kann der Storage ohne großen Aufwand an die Anforderungen angepasst werden. Als wir beispielsweise unsere Daten von NetWare auf CIFS-Freigaben unter NetApp verschoben, mussten wir auf der NetApp Seite keine Veränderungen vornehmen, weil die CIFS Lizenz bereits aktiviert war. Es ergaben sich noch zahlreiche weitere Möglichkeiten, darunter höhere Performance und Verfügbarkeit, bessere Datensicherung und einfacherer, vom Benutzer gesteuerter Restore-Prozess.

Wenn ein Bezirk in der virtuellen Serverumgebung Fibre Channel Festplatten einsetzen möchte, ist das ebenso wenig ein Problem wie iSCSI. In einigen Bezirken wird sogar NFS for VMware eingesetzt, da wir einen großen Datenspeicher erstellen können, dem nach Bedarf Virtual Machines hinzugefügt werden können. In unserem Haupt-Rechenzentrum haben wir vor Kurzem unsere zentralen Switches auf vollständig redundante HP 10-Gigabit Ethernet Switches umgestellt. Außerdem migrieren wir von Fibre Channel auf iSCSI. Der Wechsel zu einem anderen Protokoll ist kein großer Akt.

Je nach Anwendung konnten wir mit NetApp Funktionen wie Thin Provisioning, Deduplizierung und FlexClone die Storage-Anforderungen um 30 bis 50 % reduzieren. Bei allen neuen Bereitstellungen kommt Thin Provisioning zum Einsatz, und wir konfigurieren auch vorhandene Volumes neu. Zur Überwachung des Thin Provisioning-Verfahrens und zur Vermeidung eines Mangels an Ressourcen wird NetApp Operations Manager verwendet. Unsere Beschaffungsprozesse nehmen bis zu zwei Monate in Anspruch, daher ist es wichtig, nicht zu knapp zu kalkulieren. Operations Manager enthält die Tools und Berichte, mit denen Thin Provisioning zu einer zuverlässigen Sache wird.

Der Deduplizierung standen wir zuerst reserviert gegenüber, aber jetzt setzen wir sie beinahe überall ein. Bei Exchange 2010 lassen sich rund 20 bis 25 % Storage-Kapazität einsparen, bei VMware 50 bis 70 % und bei CIFS-Freigaben 30 %.

Tabelle 2 Einsparungen bei Broome-Tioga durch Deduplizierungen

DatentypDurchschnittliche Einsparungen
Microsoft Exchange 201020 bis 25 %
VMware50 bis 70 %
CIFS Shares30 %

Mit der NetApp FlexClone Technologie sparen wir Storage-Kapazität in der Entwicklungsumgebung und beim DR-Testing. FlexClone bietet Entwicklern die Möglichkeit, innerhalb weniger Sekunden einen Datenbank-Klon zu erstellen, der nur wenig zusätzlichen Festplattenspeicher beansprucht. Damit ist es möglich, häufiger und gründlicher zu testen. Was die DR anbelangt, können wir mit SRM und FlexClone replizierte Volumes klonen, ohne den laufenden Replikationsvorgang zu unterbrechen. Anschließend können wir unsere DR-Pläne mit diesen Volumes vollständig testen, und erneut wird nur eine geringe Menge an Festplattenspeicher benötigt.

Schlussfolgerung

Mit NetApp sind wir in der Lage, die Performance und Funktionen der Enterprise-Klasse in Bezirken bereitzustellen, die gar nicht das Personal hätten, um die komplexen Strukturen, wie sie bei den meisten Lösungen der Mitbewerber auftreten, zu verwalten. Es wird dafür kein neues NAS System bzw. kein neuer Fibre Channel Storage benötigt. Sämtliche Storage- und Datensicherungs-Anforderungen werden flexibel von NetApp erfüllt. Ohne NetApp könnten wir niemals mit zwei Administratoren (die sich neben dem Storage auch um zahlreiche andere Aspekte kümmern müssen) das gesamte Storage-System verwalten. NetApp hilft uns dabei, die richtigen Schlussfolgerungen zu ziehen und die richtigen Entscheidungen zu treffen.

Ihre Meinung zur Broome-Tioga Fallstudie?

Michael Goodmann hat die gesamten 20 Jahre seiner bisherigen IT-Karriere bei Broome-Tioga verbracht. Er begann als Applikationsprogrammierer und Support-Mitarbeiter in der Abteilung "Computer Services" und arbeitete sich zum technischen Leiter der Engineering Group hoch. Aktuell ist er für die Entwicklung und Implementierung von Storage-Lösungen, für die Virtualisierung von Servern, Desktops und Applikationen, für die System- und Netzwerksicherheit sowie für Disaster Recovery zuständig.

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Über Broome-Tioga

Das Broome-Tioga Board of Cooperative Educational Services (BOCES) ist eine innovative Bildungsinstitution, die den staatlichen Schulen in New York mit gemeinsamen Services für Administrationsapplikationen und die Technologie-Infrastruktur dabei hilft, Kosten zu sparen. Die 1954 gegründete Organisation agiert als verlängerter Arm der Schulbezirks- und der Bildungsbehörde im US-Bundesstaat New York. Das Broome-Tioga BOCES ist eine von 37 solcher Stellen und eines von 12 regionalen Informationszentren (Regional Information Centers, RICs) im Bundesstaat. Es betreut in 50 Schulbezirken in den Countys Broome und Tioga über 70 Schulen und 67.000 Schüler und Lernende im Bereich der Erwachsenenbildung.

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System Manager 2.0
Von Michael Goodman, Broome-Tioga

Wenn Sie nicht mit den Tools von NetApp arbeiten oder schon länger nicht mehr damit gearbeitet haben, dann lassen Sie sich gesagt sein: Diese Tools machen eine unglaublich schnelle Entwicklung durch. Ich arbeite mit der Beta-Version des neuen System Manager 2.0. Das Programm ist äußerst intuitiv gestaltet. Alles ist logisch aufgebaut, und man kann sich ein klares Bild vom aktuellen Stand der Dinge verschaffen.

Mit dem Programm kann ich meine alltäglichen Aufgaben erledigen und Workflows automatisieren. Wenn ich einem Kollegen eine bestimmte Aufgabe übertragen möchte, hilft mir das Tool dabei, den Kollegen fit für diese Aufgabe zu machen. Früher habe ich als UNIX Administrator gearbeitet und war es gewohnt, alles über die Befehlszeile zu erledigen, aber jetzt gehe ich immer mehr zu System Manager über.

(System Manager 2.0 ist ab 22. September 2011 erhältlich. Weitere Informationen finden Sie auf der System Manager Webseite. [Hg.])

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Erfahrungen mit Data ONTAP 8
Von Michael Goodman, Broome-Tioga

Auf den 64-Bit-Systemen von NetApp in unserem Hauptrechenzentrum und am DR-Standort wird Data ONTAP 8.0.2 ausgeführt; auf den Systemen in den kleineren Bezirken wird weiterhin Data ONTAP 7G eingesetzt. Der Hauptgrund für das Upgrade war die Möglichkeit, 64-Bit-Aggregate zu verwenden und SATA-Festplatten mit 2 TB, wie in einem kürzlich erschienenen Tech OnTap Artikel erläutert, besser zu nutzen.

Eine Aussage zur relativen Verbesserung der Performance kann ich nicht machen, weil wir beim Upgrade des Haupt-Storage-Systems auf Data ONTAP 8 auch ein Upgrade der FAS3240 Controller vorgenommen haben. Das Upgrade war einfach und funktionierte problemlos, und die Ausführung von Data ONTAP 8 im 7er-Modus stellte ebenfalls kein Problem dar.

Der einzige Kritikpunkt, den ich vorbringen könnte, ist die Tatsache, dass es zurzeit nicht möglich ist, ein Aggregat von der 32-Bit- in die 64-Bit-Version zu konvertieren. Dafür müssen die Daten vom 32- ins 64-Bit-Aggregat migriert werden. Meines Wissens soll diese Funktion in einer zukünftigen Version von Data ONTAP 8 ergänzt werden.

(In Data ONTAP 8.1 kann ein 32-Bit-Aggregat unterbrechungsfrei und ohne Datenverschiebung in ein 64-Bit-Aggregat konvertiert werden. [Hg.])