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Virtualización de aplicaciones de Microsoft

A medida que se acerca el objetivo de virtualización del 100% del centro de datos, es esencial prestar una cuidadosa atención a la virtualización de las aplicaciones de Microsoft® críticas para la empresa, entre ellas Microsoft Exchange, Microsoft SQL Server® y Microsoft SharePoint® Server.

Para llegar desde donde se encuentra hoy en día hasta un entorno que ofrezca todas las ventajas de la virtualización, incluida la eficiencia, la disponibilidad mejorada y los costes reducidos, debe centrarse en la virtualización de todas las capas de su infraestructura, incluido el software de virtualización, los servidores, las redes y el almacenamiento.

Elementos clave de la solución conjunta de NetApp, VMware y Cisco.

Figura 1) Elementos clave de la solución conjunta de NetApp, VMware y Cisco.

Por ese motivo NetApp unió sus esfuerzos a los de Cisco y VMware con el fin de crear una solución completa que virtualizara aplicaciones de Microsoft. Esta arquitectura combina las ventajas de la infraestructura virtual VMware® vSphere 4, la estructura unificada de Cisco Nexus y el hardware y software de almacenamiento unificado de NetApp®.

Esta arquitectura flexible le permite virtualizar un entorno de aplicaciones de Microsoft de carga de trabajo combinada para ofrecer todas las ventajas de la virtualización del servidor, la red y el almacenamiento. Hemos probado el rendimiento de las aplicaciones de Microsoft en esta solución para asegurarnos de que no se producen cuellos de botella y que todas las métricas de rendimiento están dentro de los parámetros publicados por Microsoft.

En este artículo se describen brevemente los motivos para virtualizar las aplicaciones de Microsoft y se destacan las consideraciones más importantes acerca de la arquitectura y la implementación a modo de introducción. Para conocer los detalles completos acerca de la solución conjunta, consulte el informe técnico de NetApp “Guía de soluciones de NetApp: Carga de trabajo combinada de Microsoft Exchange Server, SQL Server y SharePoint Server en VMware vSphere 4, almacenamiento unificado de NetApp (FC, iSCSI y NFS) y estructura unificada de Cisco Nexus.

¿Por qué virtualizar las aplicaciones de Microsoft?

Los motivos para virtualizar las aplicaciones de Microsoft con esta solución son, en gran medida, los mismos que para virtualizar cualquier aplicación:

  • Reducción de costes. La actualización a aplicaciones de servidor de Microsoft nuevas sin virtualizar puede requerir aún más hardware de servidor para admitir una aplicación cuya ejecución ya es demasiado costosa. La virtualización de VMware permite aprovechar toda la capacidad del hardware existente mediante la ejecución de varias cargas de trabajo en cada sistema. Mayor utilización significa menos hardware y menores costes generales de capital y gestión.
  • Funcionalidades de almacenamiento avanzadas. Puede instalar Microsoft Exchange, SQL Server y SharePoint en el almacenamiento de NetApp con cualquier protocolo de almacenamiento, incluidos FC, iSCSI o NFS. Los arrays de almacenamiento FAS y V-Series de NetApp han sido probados y certificados para su uso en entornos VMware basados en FC e IP. Gracias a la eficiencia del almacenamiento y las funcionalidades de almacenamiento en caché inteligente de NetApp, conseguirá un importante ahorro en costes de almacenamiento. NetApp virtualiza el almacenamiento mediante la agrupación de las operaciones de I/O por segundo (IOPS) disponibles y la funcionalidad de uso bajo demanda por parte de varias aplicaciones, de manera similar a cómo VMware virtualiza los recursos del servidor.
  • Gran disponibilidad. VMware puede proporcionar alta disponibilidad para las aplicaciones de servidor de Microsoft sin necesidad de crear clusters en el nivel de equipo virtual (VM). Los equipos virtuales ya no están ligados al hardware de servidor subyacente y se pueden mover de un servidor a otro en cualquier momento con VMotion® de VMware. La alta disponibilidad de VMware proporciona tolerancia ante los errores del hardware de servidor a todos los equipos virtuales, y ofrece niveles de disponibilidad superiores frente a las soluciones diseñadas para proteger sólo el servidor. Las configuraciones del almacenamiento activo-activo de NetApp ofrecen funcionalidades similares en el nivel de almacenamiento.
  • Backup/recuperación avanzados y recuperación ante desastres. En esta solución, las tareas de backup y recuperación se crean usando tecnologías integradas de VMware, Microsoft y NetApp para lograr una protección de datos avanzada y orientada a la aplicación. La replicación remota orientada a la deduplicación para la recuperación ante desastres con SnapMirror® de NetApp proporciona una protección completa de los datos, y la incorporación de Site Recovery Manager de VMware puede automatizar todo el proceso de recuperación.
  • Movilidad mejorada. Tiene la opción de reubicar de forma fácil y sin interrupciones los equipos virtuales y el almacenamiento usados por las aplicaciones de Microsoft para equilibrar la carga, actualizar o realizar mantenimiento, o para cumplir otros objetivos de la organización.

A pesar de estas ventajas evidentes, hay dos preocupaciones persistentes acerca de la virtualización de aplicaciones de Microsoft críticas. Afortunadamente, estas preocupaciones han sido tratadas:

  • Rendimiento. Con el lanzamiento de vSphere 4.0 de VMware, VMware ha mejorado el rendimiento hasta el punto de ser aceptable para cualquier aplicación empresarial crítica, tal y como se demuestra en un white paper reciente de VMware que describe el rendimiento de Exchange con varios protocolos de almacenamiento. Hemos incorporado la validación del rendimiento como parte clave del desarrollo de esta solución para resolver esta persistente preocupación.
  • Soporte técnico. Aún existe una gran preocupación acerca del soporte técnico para aplicaciones de Microsoft virtualizadas. La buena noticia es que hay varias maneras de obtener el soporte técnico necesario. Microsoft proporciona soporte técnico completo para la virtualización a través de su Programa de validación de virtualización de servidor (SVVP). También tendrá derecho a soporte técnico directo para las aplicaciones de Microsoft virtualizadas si contrata el Services Premier Support Program de Microsoft. Es posible que también disponga de soporte técnico a través de su proveedor OEM, soporte de servicios internacionales (GSS) de VMware y Technical Support Alliance Network (TSANet).

Consideraciones claves del diseño

Uno de nuestros principales objetivos a la hora de diseñar la arquitectura de la solución conjunta era proporcionar unas indicaciones de diseño claras y, al mismo tiempo, permitir la flexibilidad suficiente para poder crear una solución personalizada para las necesidades de su entorno. Esta sección está estructurada en torno a algunas de estas preguntas clave que se planteará cuando traslade sus aplicaciones de Microsoft a un entorno totalmente virtualizado.

¿Qué protocolo de almacenamiento debo elegir? Una de las grandes ventajas de esta solución, como todas las soluciones que incluyen almacenamiento NetApp, es que puede elegir libremente el protocolo de almacenamiento que sea más adecuado para su entorno. Proporcionamos directrices de arquitectura para todos los protocolos: FC, iSCSI y NFS. Un estudio conjunto del rendimiento de NetApp y VMware demuestra que la diferencia del rendimiento entre cada uno de los protocolos es del 10%, por lo que no existe ningún motivo basado en el rendimiento para elegir un protocolo y no otro.

Si ya tiene una estructura Fibre Channel (FC), puede continuar usándola. Si no tiene ninguna, NFS o iSCSI puede satisfacer fácilmente sus necesidades de almacenamiento. Se recomienda estudiar cada protocolo en términos de costes (de capital y operativos), capacidad de gestión, escalabilidad y flexibilidad para elegir el que mejor se adapte a sus necesidades. (En la sección sobre diseño del almacenamiento encontrará unas directrices más específicas.)

¿Qué software de NetApp necesitaré? Se recomienda encarecidamente utilizar un conjunto central de cuatro productos de NetApp:

  • Rapid Cloning Utility (RCU). Este complemento gratuito de vCenter permite un provisionamiento rápido y con economía de espacio de servidores y puestos de trabajo virtuales mediante FlexClone® de NetApp, gestión de la deduplicación de almacenes de datos, provisionamiento de almacenes de datos, redimensionamiento y operaciones de destrucción.
  • Virtual Storage Console (VSC). Este complemento gratuito de vCenter permite gestionar y supervisar los atributos específicos del almacenamiento de NetApp relativos a VMware directamente desde vCenter.
  • SnapManager® para Virtual Infrastructure. SMVI es una solución integrada de protección de datos. Proporciona funcionalidades de backup y recuperación de equipos virtuales y replicación para recuperación ante desastres. Utiliza la funcionalidad Snapshot™ de NetApp con la opción para ejecutar snapshots de VMware para realizar backups de equipos virtuales.
  • VMInsight de SANScreen®. Este complemento de vCenter proporciona supervisión e informes completos sobre la asignación de almacenamiento virtual a físico (vmdk, almacenes de datos, LUN, estructura de almacenamiento) para ayudar a gestionar el entorno y solucionar los problemas.

  Para obtener más información acerca de las tres primeras herramientas indicadas anteriormente, consulte el reciente artículo de Tech OnTap dedicado a este tema.

Además, deseará instalar SnapDrive® de NetApp y el producto SnapManager específico de la aplicación dentro de los equipos virtuales "guests" que alojen un servidor de buzones de Exchange, un servidor de SQL Server o un servidor de base de datos e índices de SharePoint para proporcionar un backup coherente y restauración granular de bases de datos o registros coherentes entre las aplicaciones. (Más adelante se tratarán con más detalle el backup y la recuperación ante desastres.)

¿Qué distribución del almacenamiento debo usar para los diferentes componentes de datos? La distribución del almacenamiento que elija dependerá en parte del protocolo de almacenamiento que haya seleccionado. En lugar de intentar abarcar todas las posibles opciones de protocolos y distribuciones del almacenamiento, me centraré en una de las opciones de diseño del almacenamiento basada en IP más flexibles. Si va a implementar desde cero o su infraestructura admitirá este enfoque, le recomiendo el diseño mostrado en la figura 2, que combina NFS e iSCSI. Para diseños de FC o iSCSI, consulte TR-3785. (En todos los casos, el enfoque y la lógica son similares en la mayoría de los aspectos.)

Diseño del almacenamiento con almacenes de datos NFS y LUN iSCSI.

Figura 2) Diseño del almacenamiento con almacenes de datos NFS y LUN iSCSI.

De forma general, éstas son las directrices:

  • La alineación del sistema de ficheros "guest" es muy importante para obtener un rendimiento óptimo. NetApp TR-3747 proporciona las mejores prácticas sobre la alineación del sistema de ficheros en entornos virtualizados.
  • Cree los equipos virtuales en un almacén de datos NFS mediante RCU de NetApp.
  • Aloje los ficheros vswap, temporales y de paginación del equipo virtual en un almacén de datos NFS diferente situado en un volumen distinto en el sistema de almacenamiento de NetApp. (La separación de los datos puntuales permite completar más rápidamente las copias de Snapshot de NetApp, y se obtiene una mayor eficiencia de almacenamiento.)
  • Ubique los datos de aplicación (bases de datos, registros, etc.) en LUN de asignación de dispositivos sin formato (RDM) iSCSI, directamente creados y conectados desde el equipo virtual "guest" usando el software SnapDrive de NetApp (se debe instalar la versión 6.2 o posterior en el SO "guest").
  • Instale el software SnapManager específico de la aplicación en el equipo virtual "guest" para lograr un backup coherente y restauración granular.

Se recomienda utilizar este método frente a los LUN conectados al "guest" mediante el iniciador de software iSCSI de Microsoft porque, si desea implementar Site Recovery Manager de VMware vCenter para la recuperación ante desastres, ahora o en un futuro, el proceso de cambio y recuperación tras fallos es mucho más sencillo si los datos de aplicación están en RDM iSCSI y obtendrá mejor soporte técnico de VMware. También debería colocar todos los almacenes de datos y LUN RDM en el mismo sistema de almacenamiento si va a usar Site Recovery Manager de VMware vCenter.

Para aprovechar las ventajas asociadas a SnapDrive y (ya sea con RDM iSCSI tal y como se recomienda o mediante RDM conectadas al "guest" mediante el iniciador de software iSCSI) si desea usar las herramientas de SnapManager específicas de la aplicación para realizar el backup de sus datos de Exchange, SQL Server o SharePoint, debe usar RDM (RDM FC, RDM iSCSI tal y como se recomienda, o LUN conectados al invitado mediante el iniciador de software iSCSI de Microsoft).

Si, por algún motivo, debe configurar su entorno mediante almacenes de datos VMFS o NFS para los datos de aplicación, la mejor opción de backup es SMVI. SMVI tiene capacidad para producir backups coherentes para las tres aplicaciones; pero con algunas limitaciones. En estos momentos, debido a las limitaciones del solicitante de VSS de VMware (VMware usa enumeración de copias para copias redundantes), SMVI no puede realizar automáticamente el truncado del registro de transacciones ni la verificación de backups. Estas tareas deben realizarse manualmente. Asimismo, el solicitante de VSS de VMware no admite la coherencia de aplicaciones en equipos virtuales que ejecutan Windows® Server 2008. Por lo tanto, esta solución está limitada a escenarios donde no se requieren restauraciones granulares de transacciones (por ejemplo, restauración puntual para servidores de SQL Server), la verificación manual de los backups se puede llevar a cabo después de realizarlos y se pueden usar métodos alternativos de truncado del registro de transacciones, por ejemplo, con bases de datos de SQL Server en modelos de recuperación simple (SQL Server proporciona un método automatizado para el truncado de registros).

¿Cómo realizo un backup y una restauración coherente entre aplicaciones? La mejor manera de lograr backups coherentes entre aplicaciones para las aplicaciones de Microsoft es instalar SnapDrive y el producto SnapManager apropiado (SnapManager para Microsoft Exchange, SnapManager para Microsoft SQL Server, SnapManager para Microsoft SharePoint Server) en el SO "guest" para cada equipo virtual según se necesite. Estas herramientas ofrecen funcionalidades específicas para lograr backups coherentes entre aplicaciones, verificación de backups automatizada y restauraciones granulares. Por ejemplo, SnapManager para Exchange dispone de funcionalidades para recuperación de un solo buzón. Para obtener más información acerca de estas herramientas de SnapManager, consulte un artículo anterior de Tech OnTap.

¿Cuál es la mejor manera de implementar la recuperación ante desastres? SMVI de NetApp y los productos SnapManager específicos de la aplicación pueden proporcionar replicación y recuperación ante desastres para equipos virtuales y aplicaciones de Microsoft alojadas. La recuperación completa y automatizada ante desastres se puede lograr usando Site Recovery Manager de VMware vCenter junto con estos productos. Esta solución permite automatizar por completo el flujo de trabajo en caso de fallo en entornos complejos tal y como se describe en el artículo de Tech OnTap Using VMware Site Recovery Manager to Simplify DR (Utilización de Site Recovery Manager de VMware para simplificar la recuperación ante desastres).

La combinación de NetApp SnapManager, SnapMirror y Site Recovery Manager de VMware crea una solución completa de protección de datos para backup/recuperación y recuperación ante desastres.

Figura 3) La combinación de NetApp SnapManager, SnapMirror y Site Recovery Manager de VMware crea una solución completa de protección de datos para backup/recuperación y recuperación ante desastres.

¿Cómo implemento el acceso múltiple? Si desea que su entorno sea sólido, debe implementar el acceso múltiple. Para una arquitectura basada en FC, recomendaría el protocolo Acceso asimétrico de unidad lógica (ALUA) y la directiva de operación por turnos (RR) de selección de rutas. ALUA permite la autonegociación de las rutas entre los dispositivos de destino SCSI y los puertos de destino, lo que permite la reconfiguración dinámica. De forma predeterminada, ALUA está habilitado en los hosts ESX. En arrays de almacenamiento de NetApp, debe habilitarse ALUA en los grupos del iniciador para obtener una arquitectura SAN más dinámica, similar a plug-and-play. La directiva de selección de rutas RR proporciona redundancia de rutas y agregación de ancho de banda. Tenga en cuenta que no es necesario un módulo específico del dispositivo (DSM) dentro del equipo virtual "guest".

Para iSCSI, vSphere incorporó compatibilidad con varias sesiones TCP en el nivel de host ESX para acceso múltiple. Puede tener dos puertos vmkernel y usar la directiva de operación por turnos de selección de rutas para lograr un acceso múltiple plug-and-play. Proporciona múltiples accesos activos y no es necesario un módulo específico del dispositivo en el equipo virtual "guest". Además, se puede usar tanto el diseño de red tradicional como el diseño de conexión de enlaces de conmutación múltiple, tal y como se describe en TR-3749.

Para NFS, se puede lograr el acceso múltiple tanto para switches tradicionales como de pila cruzada. Para obtener más información, consulte NetApp TR 3749.

Cuando se usa Ethernet de 10 GB (10GbE) de Cisco Nexus, sólo se necesitan dos puertos de 10 GbE en el host ESX. La canalización de puertos virtuales (vPC) de Cisco proporciona redundancia, tolerancia a los fallos y seguridad.

 

Utilización de vPC de Cisco Nexus para conectar hosts ESX y almacenamiento de NetApp.

Figura 4) Utilización de vPC de Cisco Nexus para conectar hosts ESX y almacenamiento de NetApp.

¿Qué ventajas tiene usar deduplicación y thin provisioning? Una de las ventajas de esta configuración es que, independientemente del protocolo que elija, podrá aprovechar las funcionalidades de eficiencia del almacenamiento de NetApp (FlexClone, deduplicación y thin provisioning) para reducir notablemente la cantidad de espacio de almacenamiento que necesita.

Los entornos virtuales típicos tienen muchas copias de los mismos SO y binarios de aplicación en diferentes equipos virtuales, lo que consume gran cantidad de espacio en un costoso almacenamiento compartido. Mediante las funcionalidades de eficiencia del almacenamiento de NetApp, puede lograr un ahorro de más del 50% en almacenamiento principal. En la Figura 5 se ilustra el ahorro de espacio del 92% logrado durante la validación de la solución conjunta.

Ahorro de espacio debido a la combinación de técnicas de eficiencia del almacenamiento de NetApp.

Figura 5) Ahorro de espacio debido a la combinación de técnicas de eficiencia del almacenamiento de NetApp.

¿Cómo dimensiono mi entorno? Para dimensionar el entorno es necesario dimensionar tanto los almacenes de datos de VMware (que contienen el SO "guest", los binarios de aplicación, el fichero de paginación del equipo virtual y el fichero vswap) y los LUN que alojan las bases de datos y los registros de aplicaciones. NetApp ha desarrollado herramientas de dimensionamiento para dimensionar correctamente el entorno. Su ingeniero de sistemas de NetApp o distribuidor pueden ayudarle a dimensionar el entorno en función de la información que se recopile en su site:

  • Número de servidores de aplicación que se van a virtualizar
  • Número y tipo de aplicaciones de Microsoft
  • Requisitos de capacidad para los diferentes componentes de datos, incluida la tasa de crecimiento prevista
  • Requisitos de rendimiento, incluida la proporción de operaciones de lectura/escritura y aleatorias/secuenciales
  • Para bases de datos de SQL Server, el número y tipo de bases de datos (OLTP, DSS, combinadas)
  • Para los servidores de Exchange, número y tamaño de los buzones, perfiles de usuario
  • Para los servidores de SharePoint, número de usuarios, espacio que necesita cada usuario, porcentaje de simultaneidad de usuarios
  • Requisitos de backup/restauración y recuperación ante desastres

¿Cómo valido el rendimiento de mi entorno de aplicaciones de Microsoft virtualizadas? Puede usar el mismo conjunto de herramientas de validación del rendimiento, ofrecidas por Microsoft y otros fabricantes, que se usan en entornos físicos. Estas herramientas pueden ayudarle a determinar si el rendimiento cumple las indicaciones de Microsoft. Para probar el rendimiento de esta solución conjunta, utilizamos Load Generation Tool de Microsoft Exchange, Microsoft SQLIOSim y el creador de entornos de pruebas y simulador de uso de AvePoint Sharepoint. Se llevaron a cabo varias pruebas de carga para estas aplicaciones, que se estaban ejecutando todas al mismo tiempo. Los métodos de validación del rendimiento y los criterios de éxito para cada aplicación se describen en TR-3785. Nuestras pruebas validaron lo siguiente:

  • No se producen cuellos de botella de la CPU o de la memoria en los equipos virtuales ni en los hosts ESX
  • No se producen cuellos de botella de I/O, CPU o disco en el almacenamiento
  • Todas las latencias de lectura y escritura cumplían las directrices de Microsoft
  • No se produjeron cuellos de botella en la red

Conclusión

Espero que la información proporcionada en este artículo le resulte útil para comprender el proceso de virtualización de aplicaciones de Microsoft en el logro de su objetivo de un centro de datos virtualizado al 100%. En este artículo sólo se tratan los puntos generales de la virtualización de aplicaciones de Microsoft en la solución conjunta. Puede obtener toda la información necesaria para instalar esta solución en la guía de soluciones detallada de 50 páginas, donde encontrará todos los detalles acerca de la configuración basados en el cuidadoso trabajo realizado por NetApp, VMware y Cisco. En la guía se describen las implementaciones de FC, iSCSI y NFS.

Además de los diferentes enlaces incluidos en este artículo, los siguientes recursos pueden resultar útiles:

 NetApp and VMware vSphere Storage Best Practices (Mejores prácticas de almacenamiento para NetApp y vSphere de VMware) (TR-3749). Mejores prácticas para implementar VMware con almacenamiento de NetApp.
 Using the Performance Acceleration Module with Exchange 2007 (Uso de Performance Acceleration Module con Exchange 2007) (TR-3767). En este informe técnico se describe cómo PAM puede incrementar el número de usuarios de Exchange que se puede admitir sin necesidad de agregar discos.
 Guías de SnapManager:
    SnapManager 5.0 for Microsoft Exchange Best Practices Guide (Guía de mejores prácticas de SnapManager 5.0 para Microsoft Exchange) (TR-3730)
    SnapManager for MOSS: Best Practices Guide (SnapManager para MOSS: Guía de mejores prácticas) (TR-3776)
    Protecting Exchange Server 2007 with NetApp SnapManager for Exchange (Protección de Exchange Server 2007 con SnapManager de NetApp para Exchange) (TR-3598)
    SnapManager for Virtual Infrastructure Best Practices (Mejores prácticas de SnapManager para Virtual Infrastructure) (TR-3737)
 SRM
    NetApp and VMware vCenter SRM Best Practices (Mejores prácticas para NetApp y SRM de VMware vCenter) (TR-3671)

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Abhinav Joshi

Abhinav Joshi
Arquitecto de referencia para la virtualización de servidores y puestos de trabajo
NetApp

Cuando Abhinav se incorporó a NetApp en 2008, aportó a NetApp más de nueve años de experiencia en la virtualización y consolidación de centros de datos. Entre sus responsabilidades actuales se incluyen el desarrollo de arquitecturas de referencia escalables y las mejores prácticas para integrar de forma segura las soluciones de protección de datos y almacenamiento virtualizado de NetApp en las tecnologías de virtualización de VMware y las tecnologías de red y Unified Computing System de Cisco, que solucionan problemas a los clientes y ayudan a reducir costes. Desde su incorporación a NetApp, Abhinav ha sido un autor activo y ha dirigido y participado en el desarrollo de muchas de las guías de soluciones mencionadas en este artículo.

 
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