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Accélérer la performance de l'infrastructure VDI grâce au stockage NetApp 100 % Flash
Chris Gebhardt
Ingénieur marketing et technique senior, NetApp

Cet article est le second de la série consacrée au déploiement d'un système de stockage 100 % Flash pour les cas d'utilisation les plus courants, dont la virtualisation des bases de données et des serveurs ou encore les VDI

Les raisons du succès de l'infrastructure de postes de travail virtuels (VDI) sont nombreuses. Elle permet par exemple aux départements informatiques de remplacer les centaines, voire les milliers de postes de travail physiques répartis dans l'ensemble de l'entreprise par une infrastructure centralisée plus sécurisée, plus facile à prendre en charge et plus efficace.

Aux utilisateurs finaux, elle offre un environnement de poste de travail accessible où qu'ils se trouvent et depuis n'importe quel périphérique ou presque, leur permettant de reprendre là où ils se sont arrêtés, de vérifier le contenu d'un fichier important, ou encore de consulter une présentation datant du mois dernier.

Avec la fin de support de Windows XP en 2014, c'est sans doute le moment idéal pour mettre en place une VDI, mais deux obstacles majeurs au niveau des postes de travail physiques existants s'y opposent :

  • La VDI doit garantir une performance équivalente.
  • La VDI doit présenter un coût égal ou inférieur.

La capacité à surmonter ces deux obstacles est directement liée aux performances du stockage. Dans cet article, j'explique comment le stockage 100 % Flash répond à ces problèmes de performance et de coût, qui motivent peut-être votre réticence à doter votre entreprise d'une infrastructure VDI.

Performance des postes de travail virtuels optimale

Les aspects uniques des charges de travail VDI

Pour comprendre les conséquences du stockage sur la performance et le coût des postes de travail virtuels, vous devez d'abord connaître les demandes d'E/S uniques de l'infrastructure de postes de travail virtuels. Dans un état stable (c'est-à-dire avec un accès et un usage normaux du poste de travail par un grand nombre d'utilisateurs), la charge de travail des postes de travail virtuels peut atteindre 80 % d'écritures, un pourcentage supérieur à celui offert par n'importe quelle autre charge de travail de stockage.

Imaginez maintenant ce qui se passe au niveau de la VDI lorsque des centaines de serveurs virtuels (VM) doivent être démarrés. Le démarrage simultané de tous les VM des postes de travail forme un énorme « boot storm » lorsque chaque système d'exploitation est lu à partir du stockage, puis chargé dans un VM. Un phénomène similaire (le « login storm ») se produit lorsqu'un grand nombre d'utilisateurs se connectent au même moment. L'impact des activités régulières telles que l'analyse antivirus ou l'application de correctifs est similaire, en raison de l'effet démultiplicateur exercé par le nombre élevé de postes de travail virtuels. Votre stockage doit être capable de prendre en charge ces pics d'activité sans pour autant engendrer une latence inacceptable entraînant un ralentissement du poste de travail et des applications côté utilisateur.

Charges de travail des VDI satisfaisantes avec le stockage 100 % Flash

L'environnement de stockage idéal pour les VDI doit être capable de prendre en charge les charges de travail en écriture élevées ainsi que les pics d'activité de lecture et d'écriture, sans entraîner de baisse notable des performances dont les utilisateurs pourraient se plaindre.

Si vous tentez de mettre en place une VDI avec un stockage sur disque ou hybride, vous risquez de vous heurter à des problèmes lorsque le nombre d'utilisateurs dépassera les quelques centaines. La solution « standard » consistant à ajouter des systèmes de stockage et à sur-provisionner augmente le coût des solutions VDI, en particulier dans les déploiements à grande échelle. Les solutions de stockage sur disque pour la VDI peuvent alors coûter plusieurs centaines de dollars par utilisateur.

C'est à ce niveau qu'intervient le stockage 100 % Flash. Si elle est adaptée à votre environnement, la baie 100 % Flash est capable de prendre en charge les modèles d'E/S de VDI, tout en garantissant le niveau extrêmement faible de latence attendu par les utilisateurs finaux.

Facteurs de stockage supplémentaires

Bien sûr, la performance brute n'est pas le seul facteur à prendre en compte au moment de choisir une baie 100 % Flash. D'autres éléments affectent en effet le coût global des solutions VDI et la satisfaction globale de votre entreprise concernant la VDI.

  • Réduction des données. Les technologies de réduction des données telles que la compression en ligne, la déduplication ou le clonage peuvent considérablement réduire le volume total de stockage dont vous avez besoin pour un jeu de postes de travail virtuels, et donc le coût. Les économies possibles sont énormes, en raison de la grande quantité de doublons générés par la présence de centaines, voire de milliers de copies du même système d'exploitation hôte.
  • Haute disponibilité, continuité de l'activité et reprise après incident. Avec des centaines, voire des milliers de postes de travail virtuels partageant le même stockage, il convient de s'attarder sur les questions de fiabilité et de disponibilité du stockage. À quelle fréquence envisagez-vous de procéder à son arrêt à des fins de maintenance ou de mise à niveau ? Quelles sont les options possibles en matière de reprise après incident ?
  • Gestion des données. Les avantages des fonctionnalités de gestion du stockage des données telles que les copies Snapshots, le clonage et la réplication sont nombreux pour les environnements VDI. L'étroite intégration avec les outils de gestion de type VMware® vCenter est désormais cruciale.
  • Évolutivité. La solution de stockage est-elle capable d'évoluer ou devrez-vous ajouter d'autres systèmes de stockage au fur et à mesure de l'évolution des besoins de votre infrastructure ?

Système NetApp FAS 100 % Flash pour les charges de travail VDI

En matière de stockage 100 % Flash, NetApp® s'est rendu compte qu'il est plus rapide d'ajouter des fonctionnalités de performance à notre architecture d'entreprise existante que d'ajouter des fonctionnalités de stockage d'entreprise à une nouvelle architecture 100 % Flash. Les autres fournisseurs de solutions 100 % Flash font état de la nécessité de mettre en place une architecture 100 % Flash dès le départ, sans toutefois proposer de jeu de fonctionnalités ni d'écosystème de partenaires et d'applications comparables à ceux de clustered Data ONTAP® et des systèmes FAS 100 % Flash. Nous pensons qu'il vaut mieux s'équiper d'un stockage capable de résoudre les problèmes stratégiques plutôt que ceux affectant le domaine du marketing.

NetApp a consacré deux décennies à développer le jeu de fonctionnalités constituant Data ONTAP, notamment pour la gestion, protection et réduction des données, ou encore pour le support étendu des applications et des partenaires. Nous considérons que la solution FAS 100 % Flash exécutant clustered Data ONTAP est le choix par excellence pour les environnements VDI qui tirent pleinement parti de ces fonctionnalités.

Comme illustré à la Figure 1, la solution FAS 100 % Flash inclut des fonctionnalités de support multiprotocole, de colocation, d'évolutivité horizontale avec un stockage homogène ou hétérogène, ainsi que de réduction et gestion des données, via leur compression, déduplication, clonage et réplication.

Figure 1. La solution FAS 100 % Flash prend en charge la VDI dans une plateforme d'entreprise à la fois complète et flexible.

Source : NetApp, 2015

Clustered Data ONTAP et Flash : la combinaison gagnante

Grâce à son système WAFL (Write Anywhere File Layout), la solution NetApp clustered Data ONTAP est intrinsèquement adaptée à la technologie Flash, avec une architecture d'écriture optimisée qui profite à la VDI.

  • Les écritures entrantes sont traitées au niveau de la mémoire, protégées dans la mémoire NVRAM, puis immédiatement réceptionnées, ce qui entraîne un temps de réponse en écriture extrêmement court et protège les disques SSD contre toute latence élevée en écriture.
  • La fusion des écritures dans la mémoire et leur déchargement dans de larges bandes sur les disques SSD optimisent les performances, réduisent la surcharge RAID et empêchent l'usure irrégulière des disques SSD.
  • Les écrasements de bloc sont automatiquement écrits à un nouvel emplacement ; le système WAFL n'écrase jamais les blocs existants, évitant ainsi l'usure que cela occasionnerait.

Dans Data ONTAP 8.3, NetApp a modifié l'architecture du chemin de lecture afin d'optimiser les performances Flash. Ces modifications ont engendré une amélioration des performances de lecture de près de 70 % pour les systèmes existants.

Outre les fonctionnalités natives de Data ONTAP, nous avons également incorporé les innovations apportées à notre plateforme FlashRay nouvelle génération, offrant ainsi une efficacité, des performances et une facilité d'utilisation améliorées.

  • Compression en ligne efficace. Notre protocole de compression est plus performant que les algorithmes de compression tels que le très répandu LZ4, réduisant ainsi les coûts de de décompression de plus de 40 % tout en accélérant le chemin de lecture. La détection des données incompressibles (IDD) évite d'avoir à réaliser d'autres cycles CPU grâce à l'identification rapide des données ne bénéficiant pas de la compression.
  • Déduplication des blocs « zéro » en ligne. La déduplication des blocs « zéro » accélère le provisionnement des serveurs virtuels de 20 % à 30 %. À leur entrée dans le système, toutes les données sont soumises à une opération de hachage et à une comparaison. Les blocs « zéro » sont immédiatement supprimés. Les données similaires sont marquées comme devant être examinées bit par bit et leur déduplication est planifiée pour avoir lieu toutes les minutes. Le travail du client étant prioritaire, cette approche garantit une latence à la fois cohérente et faible.

Data ONTAP offre des avantages qu'aucune autre solution 100 % Flash n'est capable d'égaler en termes de déploiement et de contrôle logiciel.

  • Stockage des copies secondaires sur un disque dur ou dans le cloud. Vous devez créer une deuxième copie de vos données VDI à des fins de reprise après sinistre. Avec Data ONTAP, les copies secondaires des données peuvent être conservées dans le stockage sur disque ou dans le cloud afin d'optimiser les coûts (voir Figure 2.)
  • Économies de capacité avec des clones compacts. La technologie de clonage NetApp permet de créer des copies inscriptibles des serveurs virtuels VDI. Les clones consomment du stockage supplémentaire uniquement lorsque des modifications sont apportées, assurant ainsi un rapport de réduction d'espace de 584:1, nettement supérieur à celui offert par les baies 100 % Flash. Un snapshot d'hyper-viseur, par exemple, entraîne une augmentation du stockage consommé pour les métadonnées de 20 %, inconvénient que la fonctionnalité native de clonage de NetApp peut éviter en offrant une meilleure densité. (Si vous utilisez VMware View, nous vous recommandons de recourir à des clones VAAI pour les postes de travail permanents et à des clones VCAI et NFS pour les postes de travail non permanents.)
  • Choix de l'emplacement des données. Clustered Data ONTAP permet de déplacer les données vers un stockage 100 % Flash lorsque cela est nécessaire, sans entraîner l'interruption des applications en cours d'exécution. Vous pouvez déployer un environnement VDI sur le stockage hybride dès maintenant et migrer vers un système 100 % Flash par la suite, si vos besoins évoluent.

Figure 2. Les systèmes FAS 100 % Flash permettent de répliquer l'environnement VDI dans un environnement hybride ou disque dans le seul but d'optimiser les coûts.

Source : NetApp, 2015

Performances de l'infrastructure VDI FAS 100 % Flash

Nous avons procédé à un test VDI complet de toute la gamme FAS8000, en mesurant les performances à l'état stable et en rafale, sur la base d'une charge de travail composée de 80 % d'écriture et de 20 % de lecture. La Figure 3 illustre la distribution entre quatre modèles. Elle indique également la position de plusieurs concurrents. On constate que les performances du modèle FAS8060 sont équivalentes à celles de XtremIO, et que celles du modèle FAS8080 EX les dépassent de 30 %. Le fait que cette charge de travail exigeante en écritures soit capable de surpasser la concurrence témoigne en faveur de l'architecture d'écriture optimisée des systèmes FAS 100 % Flash.

Figure 3. Performances de l'infrastructure VDI FAS 100 % Flash par rapport à celles d'un concurrent.

Source : NetApp, 2015

Lors de ce test, nous avons utilisé une taille moyenne de 12 Ko en écriture et de 16 Ko en lecture, alors que nos concurrents utilisent des tailles de bloc de 8 Ko. La différence de taille de bloc est due à notre méthodologie de test. Nous avons utilisé Login VSI (Login Virtual Session Indexer), l'outil standard de test de charge qui permet de mesurer les performances et l'évolutivité d'une infrastructure VDI. Tous les détails du test VDI relatif au système FAS8060 figurent dans le document TR-4307 : Solution FAS 100 % Flash de NetApp pour VMware Horizon View.

Selon ce test, le système FAS8060 a une marge de performance suffisante pour prendre en charge 4000 postes de travail (avec basculement haute disponibilité) et revient à 55 $ par poste pour le stockage. C'est un coût de stockage très compétitif pour une infrastructure VDI. Notons également que les performances de l'infrastructure VDI de NetApp indiquées à la Figure 3 se rapportent à des configurations à 2 nœuds. L'extension du cluster à 4 nœuds multiplie par deux les performances et le nombre de postes de travail pouvant être pris en charge. Pour ce qui est de l'infrastructure VDI, nous vous recommandons de recourir à une architecture modulaire. Vous pourrez ainsi déployer l'infrastructure VDI dans des unités distinctes, sur plusieurs serveurs virtuels de 4 Ko à la fois par exemple. L'évolution horizontale des systèmes FAS 100 % Flash est linéaire au fur et à mesure de l'ajout de nœuds à un cluster.

Une entreprise de services financiers déploie un système FAS 100 % Flash pour l'infrastructure VDI

Une grande compagnie d'assurance et d'investissement a opté pour un système FAS 100 % Flash pour son environnement VDI Citrix après avoir évalué les fournisseurs majeurs du 100 % Flash. L'équipe IT a mis en œuvre un système FAS 100 % Flash pour ses performances éprouvées et pour les fonctionnalités de gestion des données intégrée offertes par clustered Data ONTAP, dont NetApp SnapMirror pour la réplication et FlexClone® pour les clones à faible surcharge. En associant ces différentes technologies, l'entreprise peut également bénéficier de tests de reprise après incident sans interruption des activités.

Options flexibles pour le déploiement d'une infrastructure VDI

Chez NetApp, nous savons que le déploiement d'une infrastructure VDI peut être une tâche complexe et que le stockage n'est que l'un des nombreux morceaux du puzzle. Nous avons réalisé plusieurs tests afin de nous assurer que nos solutions de stockage fonctionnent avec un large éventail de logiciels VDI, dont VMware Horizon View, Citrix XenDesktop et Microsoft VDI. Nous avons entièrement testé et analysé le système 100 % Flash dans beaucoup de ces environnements. Toutes les configurations VDI sont évaluées à 50 % d'utilisation, afin de pouvoir garantir des performances maximales, y compris en cas de panne de contrôleur.

Figure 4. Intégration de NetApp clustered Data ONTAP avec des hyperviseurs réputés.

Source : NetApp, 2015

Pour en savoir plus sur le déploiement du stockage NetApp dans les différents environnements VDI, reportez-vous à la section Référence à la fin de ce document.

Déploiement d'une infrastructure VDI sur FlexPod

La conception, le déploiement et la gestion d'une infrastructure de postes de travail virtuels (VDI) sont des opérations complexes en raison du nombre élevé de composants y prenant part. C'est pour cette raison que NetApp et Cisco ont choisi de joindre leurs forces et de créer ensemble les architectures de référence FlexPod® pour les déploiements VDI. Grâce à leurs solutions d'infrastructure intégrée FlexPod, NetApp et Cisco ont mis en œuvre une infrastructure VDI incluant tous les composants matériels et logiciels nécessaires pour accélérer le déploiement et simplifier la gestion (pour connaître les architectures de référence FlexPod disponibles, consultez la section Référence.)

Un fournisseur de services médicaux opte pour une solution 100 % Flash pour VDI

Dans le domaine de la santé, un accès plus rapide aux données et une disponibilité plus élevée se traduisent par de meilleurs soins aux patients. Un fournisseur de services médicaux a opté pour une solution 100 % Flash pour VDI en raison de toutes ses applications, notamment son environnement VDI et les dossiers médicaux électroniques. Ces deux applications sont essentielles dans les environnements de soins cliniques, étant donné qu'elles permettent au personnel médical de profiter d'un accès complet aux informations des patients à tous les niveaux et dans l'ensemble des établissements. Par ailleurs, elles sécurisent les données des patients dans le data center, garantissant ainsi la satisfaction des exigences en matière de conformité.

Le bon choix en matière de déploiement VDI

Si vous recherchez une baie 100 % Flash capable de répondre aux besoins d'une infrastructure VDI, vous devez accorder une attention particulière à l'architecture. La solution adaptée doit combiner excellentes performances d'écriture et capacité à prendre en charge les pics d'activité générés par les « boot storms » et par les « login storms ». Les fonctionnalités de réduction des données, tout comme les options de gestion flexible des données, peuvent diminuer considérablement les coûts de stockage globaux. Enfin, la disponibilité des données, l'évolutivité horizontale et la continuité de l'activité sont primordiales à l'exécution sans heurt de votre environnement de postes de travail.

Avec son architecture d'écriture optimisée et ses fonctionnalités de réduction et de gestion des données, le système FAS 100 % Flash constitue un environnement de stockage idéal pour l'infrastructure VDI. Son support complet pour les hyperviseurs les plus répandus et la possibilité de l'utiliser dans les configurations FlexPod en vue de l'accélération du déploiement VDI font de lui la solution par excellence en matière d'infrastructure VDI.

Références

À propos de Chris Gebhardt

Chris Gebhardt possède 17 ans d'expérience dans le secteur IT, dont 11 chez NetApp. En tant qu'ingénieur marketing et technique senior chez NetApp, il est responsable des solutions utilisateur VMware au sein du groupe Partenaires, solutions et accompagnement. Il est l'auteur de plusieurs rapports techniques consacrés à l'infrastructure de postes de travail virtuels, dont ceux intitulés Solution FAS 100 % Flash de NetApp pour les postes de travail non permanents avec VMware Horizon (TR-4307), Solution FAS 100 % Flash de NetApp pour les postes de travail permanents avec VMware Horizon (TR-4335) et Guide des solutions NetApp et VMware View (TR-4181). Chris possède une accréditation VMware ainsi que le titre de VMware vExpert.

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Mai 2015

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