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Acelere el rendimiento de la infraestructura de puestos de trabajo virtuales con el almacenamiento all-flash de NetApp
Chris Gebhardt
Ingeniero Sénior de Marketing Técnico de NetApp

Este artículo es el segundo de una serie que aborda la puesta en marcha del almacenamiento all-flash en casos prácticos comunes, como bases de datos, virtualización de servidores e infraestructuras de puestos de trabajo virtuales.

Hay muchas razones para amar la infraestructura de puestos de trabajo virtuales (VDI). Desde el punto de vista tecnológico, ¿quién no querría reemplazar los cientos, incluso miles, de puestos de trabajo físicos repartidos por toda la organización con una infraestructura centralizada a la que se pueda dar soporte con mayor sencillez y sea más segura y eficiente?

Desde la perspectiva de un usuario final, ¿quién no querría un entorno de puestos de trabajo al que se pueda acceder desde cualquier lugar y prácticamente desde casi cualquier dispositivo para poder continuar trabajando justo donde lo dejó la última vez? ¿O consultar un archivo importante? ¿O revisar una presentación del mes pasado?

Con el fin del soporte de Windows XP en 2014, es probable que nunca haya habido un momento mejor para realizar la transición a la infraestructura de puestos de trabajo virtuales, pero hay dos obstáculos principales relacionados con los puestos de trabajo físicos existentes:

  • VDI tiene que ofrecer el mismo rendimiento
  • VDI tiene que mantener o incluso reducir el coste

La clave para superar estos dos obstáculos es el rendimiento del almacenamiento. En este artículo profundizaré en cómo el almacenamiento all-flash puede solucionar los problemas de rendimiento y coste que pueden estar frenando la adopción de VDI en su organización.

Máximo rendimiento de los escritorios virtuales

Aspectos específicos de las cargas de trabajo de VDI

Para entender cómo afecta el almacenamiento tanto al rendimiento como al coste de los escritorios virtuales, primero es necesario entender las demandas específicas de I/O de la infraestructura de puestos de trabajo virtuales. En un estado constante (con un gran número de usuarios que acceden y usan sus puestos de trabajo con normalidad), la carga de trabajo de los escritorios virtuales puede constar de hasta un 80 % de escrituras. Este es un porcentaje de escrituras superior al de prácticamente cualquier otra carga de trabajo de almacenamiento.

Ahora piense en lo que sucede con la infraestructura de puestos de trabajo virtuales cuando arrancan cientos de máquinas virtuales. El arranque simultáneo de todas estas máquinas virtuales crea un intenso evento de arranque masivo, dado que se leen todos los sistemas operativos invitados del almacenamiento y se cargan las máquinas virtuales. Un fenómeno similar ocurre con los inicios de sesión masivos, que se producen cuando muchos usuarios inician sesión al mismo tiempo para empezar a trabajar. Debido al efecto multiplicador que se genera con un número elevado de escritorios virtuales, las actividades normales, como una detección de virus o la aplicación de una revisión, tienen un impacto similar. Su almacenamiento debe poder acomodar estas ráfagas de actividad sin aumentar la latencia hasta un nivel inaceptable, algo que el usuario final percibiría como lentitud en las aplicaciones y el puesto de trabajo.

Responder a las demandas de las cargas de trabajo de VDI con all-flash

El entorno de almacenamiento perfecto para VDI debe ser capaz de acomodar altas cargas de trabajo de escritura y ráfagas de actividad de lectura y escritura sin que ello provoque una reducción del rendimiento hasta un nivel perceptible y molesto para los usuarios.

Si intenta respaldar la infraestructura de puestos de trabajo virtuales con discos o almacenamiento híbrido, es muy probable que empiece a tener problemas cuando el número de usuarios crezca por encima de unos pocos cientos. La solución «estándar» de agregar sistemas de almacenamiento y sobreaprovisionar aumenta el coste de las soluciones VDI, especialmente en las puestas en marcha de gran tamaño. Es por ello por lo que las soluciones de almacenamiento basadas en disco para VDI pueden terminar costando cientos de dólares por usuario.

Aquí es donde entra el almacenamiento all-flash. La cabina all-flash adecuada puede acomodar los patrones de I/O de VDI al tiempo que mantiene una latencia extremadamente baja para satisfacer a los usuarios finales.

Factores de almacenamiento adicionales

Por supuesto, al elegir una cabina all-flash hay que tener en cuenta otros factores además del rendimiento bruto. Estos factores también afectan el coste total de una solución VDI y a la satisfacción general de su organización con VDI.

  • Reducción de datos. Las tecnologías de reducción de datos como la compresión en línea, la deduplicación y el clonado pueden disminuir significativamente la cantidad total de almacenamiento que necesita para un determinado conjunto de escritorios virtuales y, por lo tanto, el coste. La gran cantidad de duplicación que resulta de tener cientos o miles de copias del mismo sistema operativo invitado supone una gran oportunidad de ahorro.
  • Alta disponibilidad, operaciones no disruptivas y recuperación ante desastres. Dado que cientos o miles de escritorios virtuales comparten el mismo almacenamiento, la fiabilidad y la disponibilidad del almacenamiento son factores muy importantes a tener en cuenta. ¿Con qué frecuencia va a ser necesario desconectar el almacenamiento para realizar tareas de mantenimiento o actualizaciones? ¿Cuáles son las opciones para recuperación ante desastres?
  • Gestión de datos. Los entornos VDI pueden beneficiarse significativamente de las funciones de gestión de datos del almacenamiento, tales como las copias Snapshot, el clonado y la replicación. La estrecha integración con herramientas de gestión como VMware® vCenter se ha convertido en algo esencial.
  • Escalado. ¿La solución de almacenamiento se puede escalar o tendrá que añadir más sistemas de almacenamiento cuando su infraestructura tenga que crecer?

FAS All-Flash de NetApp para cargas de trabajo de VDI

Si hablamos del almacenamiento all-flash, NetApp® ha detectado que es más rápido agregar funciones de rendimiento a nuestra arquitectura empresarial existente que añadir funciones de almacenamiento empresarial a una arquitectura all-flash nueva. Otros proveedores de all-flash hablan de la necesidad de establecer una arquitectura all-flash desde el principio, pero ninguno de ellos tiene un conjunto de funciones o un ecosistema de partners y aplicaciones comparable a Clustered Data ONTAP® y FAS All-Flash. Nosotros creemos que, en el mundo real, obtendrá un mejor servicio con un almacenamiento que realmente resuelva los problemas de su empresa y no se quede solo en el marketing.

NetApp ha dedicado dos décadas a crear el conjunto de funciones de Data ONTAP, como la gestión protección y reducción de datos, y la amplia compatibilidad con aplicaciones y partners. Creemos que FAS All-Flash en Clustered Data ONTAP es la mejor opción para los entornos VDI que quieran aprovechar al máximo estas funcionalidades.

Como se muestra en la Figura 1, FAS All-Flash ofrece soporte multiprotocolo, multi-tenancy, escalado horizontal con almacenamiento homogéneo o heterogéneo y funciones de reducción y gestión de datos (como compresión, deduplicación, clonado y replicación).

Figura 1) FAS All-Flash como base de VDI en una plataforma empresarial flexible con todas las funciones que necesita.

Fuente: NetApp, 2015

Clustered Data ONTAP y flash: la combinación perfecta

Clustered Data ONTAP de NetApp, dado que cuenta con el sistema de archivos WAFL (Write Anywhere File Layout), es idóneo para la tecnología flash y cuenta con una arquitectura optimizada para escritura que beneficia a los entornos VDI.

  • Las escrituras entrantes se procesan en la memoria, se protegen en NVRAM y se reconocen inmediatamente. De este modo se obtienen tiempos de respuesta de escritura extremadamente rápidos y se eliminan los discos SSD de la ruta crucial para la latencia de escritura.
  • Las escrituras se unen en la memoria y se separan en grandes segmentos en los SSD, lo que maximiza el rendimiento, minimiza la sobrecarga de RAID y evita el desgaste desigual de los discos SSD.
  • Las sobrescrituras de bloques se escriben de forma automática en una ubicación nueva; WAFL nunca sobrescribe un bloque existente, con lo que se evitan los problemas de desgaste que esto podría provocar.

En Data ONTAP 8.3, NetApp rediseñó la ruta de lectura para optimizar el rendimiento de la tecnología flash. Estos cambios provocaron una mejora de hasta el 70 % en el rendimiento de lectura en los sistemas existentes.

Además de las funcionalidades nativas de Data ONTAP, también hemos incorporado innovaciones de nuestra plataforma FlashRay de próxima generación, lo que proporciona beneficios incrementales en cuanto a eficiencia, rendimiento y facilidad de uso.

  • Compresión en línea eficaz. Nuestro protocolo de compresión supera los algoritmos de compresión (como el algoritmo LZ4, ampliamente utilizado) con su reducción del coste de procesamiento de la descompresión en más de un 40 % y la aceleración de la ruta de lectura. La detección de datos no comprimibles (IDD) reduce aún más los ciclos de CPU porque identifica rápidamente los datos que no se benefician de la compresión.
  • Deduplicación en línea de bloques cero. La deduplicación de los bloques cero acelera el aprovisionamiento de las máquinas virtuales entre un 20 % y un 30 %. Se aplica una función hash a todos los datos que entran en el sistema y se comparan. Los bloques cero se eliminan inmediatamente. Los datos similares se marcan para una inspección más profunda bit a bit, con deduplicación programada cada minuto. Dado que el trabajo del cliente tiene prioridad, este método ofrece baja latencia constante.

Data ONTAP proporciona unas ventajas para la puesta en marcha y un control definido por software que otras soluciones all-flash no pueden igualar.

  • Almacene copias secundarias en unidades de disco duro o en el cloud. Necesita una segunda copia de los datos de su entorno VDI para recuperación ante desastres. Con Data ONTAP, las copias secundarias de datos se pueden conservar en el almacenamiento en disco o en el cloud, lo que optimiza los costes. (Consulte la Figura 2).
  • Ahorre capacidad con clones con gestión eficiente del espacio. La tecnología de clonado de NetApp permite crear «copias» editables de máquinas virtuales del entorno VDI. Los clones solo consumen almacenamiento adicional cuando se realizan cambios, lo que proporciona una reducción del espacio de hasta 584:1. Esto aporta ventajas importantes frente a otras cabinas all-flash. Por ejemplo, una copia Snapshot de un hipervisor provoca un 20 % de aumento en el almacenamiento que se consume para metadatos. NetApp puede evitar este incremento y lograr una mejor densidad con su funcionalidad nativa de clonado. (Para VMware View se recomienda utilizar clones VAAI para puestos de trabajo persistentes y VCAI y NFS para puestos de trabajo no persistentes).
  • Ubique sus datos donde quiera. Clustered Data ONTAP permite mover datos al almacenamiento all-flash cuando es necesario, sin interrumpir las aplicaciones en ejecución. Puede iniciar hoy su entorno VDI sobre almacenamiento híbrido, y migrar a all-flash en el futuro, cuando crezcan sus necesidades.

Figura 2) FAS All-Flash le permite replicar su entorno VDI en un entorno híbrido o solo de discos para optimizar costes.

Fuente: NetApp, 2015

Rendimiento de VDI en FAS All-Flash

NetApp ha realizado extensas pruebas de VDI con toda la línea de productos FAS8000 All Flash, en las que medimos tanto el rendimiento en estado constante como en ráfagas con una carga de trabajo compuesta por un 80 % de escrituras y un 20 % de lecturas. La Figura 3 muestra una buena distribución en los cuatro modelos. En el gráfico también se representan diferentes empresas de la competencia. Los datos evidencian que el rendimiento de FAS8060 es igual que el de XtremIO, y que FAS8080 EX lo supera con un margen del 30 %. La capacidad para superar a la competencia en esta carga de trabajo con alta tasa de escritura es un reflejo de la arquitectura de escritura optimizada de FAS All-Flash.

Figura 3) Rendimiento de VDI en FAS All-Flash frente a la competencia.

Fuente: NetApp, 2015

En nuestras pruebas usamos un tamaño de escritura medio de 12 KB y un tamaño de lectura medio de 16 KB (frente a los bloques de 8 KB que emplea la competencia). La diferencia del tamaño de bloque es un resultado de nuestra metodología de pruebas. Utilizamos Login Virtual Session Indexer (Login VSI), la herramienta de prueba de cargas estándar del sector para probar el rendimiento y la escalabilidad de infraestructuras de puestos de trabajo virtuales. Puede leer los detalles completos de nuestras pruebas de VDI para FAS8060 en TR-4307: Solución FAS All-Flash de NetApp para VMware Horizon View.

Según estas pruebas, FAS8060 tiene suficiente margen adicional de rendimiento para admitir 4000 puestos de trabajo (con conmutación por error de alta disponibilidad) y tiene un coste de 55 dólares por puesto de trabajo para almacenamiento. Este coste de almacenamiento es extremadamente competitivo en VDI. También es importante destacar que los datos de rendimiento de VDI de NetApp que se muestran en la Figura 3 hacen referencia a configuraciones de dos nodos. Si se amplía el clúster a 4 nodos, se duplicará el rendimiento y el número de puestos de trabajo admitidos. Para VDI recomendamos un método de creación de bloques con una arquitectura basada en POD. Esto le permite poner en marcha VDI en unidades discretas como, por ejemplo, 4000 máquinas virtuales a la vez. FAS All-Flash se puede escalar horizontalmente de forma lineal agregando nodos a un clúster.

Empresa de servicios financieros pone en marcha FAS All-Flash para VDI

Una gran empresa de seguros e inversiones eligió FAS All-Flash para su entorno VDI Citrix tras evaluar a los principales opciones de all-fash. El equipo de tecnología eligió FAS All-Flash por su rendimiento contrastado combinado con las funcionalidades de gestión integrada de datos de Clustered Data ONTAP, que incluyen SnapMirror de NetApp para replicación y FlexClone® para clones de baja sobrecarga. La combinación de estas tecnologías también le permite a la empresa hacer pruebas de recuperación ante desastres no disruptivas.

Opciones flexibles para puestas en marcha de VDI

En NetApp sabemos que una puesta en marcha de VDI puede ser una tarea compleja y que el almacenamiento es solo una pieza del rompecabezas. Hemos realizado gran cantidad de pruebas para asegurarnos de que nuestras soluciones de almacenamiento funcionan con la gama más amplia de software de VDI, como VMware Horizon View, Citrix XenDesktop y Microsoft VDI. Hemos probado y ajustado las características de FAS All-Flash en muchos de estos entornos. Todas las configuraciones de VDI se han calificado a un uso al 50 %, lo que les permite proporcionar todo el rendimiento, incluso durante un fallo de controladora.

Figura 4) Integración de Clustered Data ONTAP de NetApp con hipervisores populares.

Fuente: NetApp, 2015

Consulte la sección Referencias al final de este documento para obtener más información acerca de la puesta en marcha de almacenamiento de NetApp en diferentes entornos VDI.

Puesta en marcha de VDI en FlexPod

Debido al gran número de componentes de solución involucrados, es un auténtico reto diseñar, poner en marcha y gestionar adecuadamente una infraestructura de puestos de trabajo virtuales (VDI). Por este motivo, NetApp y Cisco han unido sus fuerzas para crear arquitecturas de referencia FlexPod® para puestas en marcha de VDI. Las soluciones de infraestructura integrada FlexPod de NetApp y Cisco crean una infraestructura VDI en la que todos los componentes de hardware y software necesarios están cuidadosamente definidos para acelerar la puesta en marcha y simplificar la gestión. (Consulte la sección Referencias para obtener información sobre las arquitecturas de referencia FlexPod disponibles).

Proveedor médico elige FAS All-Flash para VDI

En el sector sanitario, el acceso más rápido a los datos y una mayor disponibilidad se traducen en una mejor atención al paciente. Un proveedor de servicios clínicos eligió FAS All-Flash para todas sus aplicaciones, incluido su entorno VDI y sus registros médicos electrónicos. Estas dos aplicaciones son cruciales en entornos de atención clínica, ya que permiten al personal médico moverse tanto dentro de los centros sanitarios como entre ellos sin perder el acceso total a la información de los pacientes. Los datos de los pacientes están protegidos y a salvo en todo momento en el centro de datos para respetar los requisitos de cumplimiento de normativas.

La opción de almacenamiento adecuada para la puesta en marcha de VDI

Si busca una cabina all-flash para satisfacer las necesidades de VDI, debe prestar especial atención a la arquitectura. La solución correcta debe combinar un rendimiento de escritura excelente con la capacidad de procesar las ráfagas de actividad que crean los arranques y los inicios de sesión masivos. Las funcionalidades de reducción de datos pueden reducir significativamente los costes generales del almacenamiento, al igual que las opciones de gestión de datos flexible. Por último, las características de disponibilidad de datos, escalabilidad horizontal y operaciones no disruptivas son esenciales para mantener su entorno de puestos de trabajo en funcionamiento.

FAS All-Flash combina una arquitectura de escritura optimizada con funciones probadas de reducción y gestión de datos para crear un entorno de almacenamiento perfecto para VDI. Gracias a su total compatibilidad con hipervisores populares y su disponibilidad con las configuraciones FlexPod diseñadas para acelerar la puesta en marcha de VDI, FAS All-Flash es una excelente opción para responder a sus necesidades de VDI.

Referencias

Acerca de Chris Gebhardt

Chris Gebhardt tiene 17 años de experiencia laboral en el sector tecnológico, 11 de ellos en NetApp. Como Ingeniero Sénior de Marketing Técnico de NetApp, Chris dirige las soluciones de informática de usuario final de VMware en el grupo de partners, soluciones y preparación. Ha escrito diversos informes técnicos sobre infraestructura de puestos de trabajo virtuales, como Solución FAS All-Flash de NetApp para puestos de trabajo no persistentes con VMware Horizon View (TR-4307), Solución FAS All-Flash de NetApp para puestos de trabajo persistentes con VMware Horizon View (TR-4335) y Guía de soluciones de NetApp y VMware View (TR-4181). Chris está acreditado como VMware-Certified Professional y es experto en VMware.

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Mayo de 2015

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