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Étude de cas : la virtualisation avec
XenServer et NetApp

Mine Safety Appliances (MSA) est le leader mondial du développement de produits de sécurité. La gamme de produits comprend aussi bien des casques de chantier ou militaires que des caméras d'imagerie thermique et des systèmes GPS destinés à réduire les risques lors de la lutte contre les incendies.

À l'instar de nombreuses entreprises, ces dernières années, nous avons beaucoup investi dans la virtualisation des serveurs et la consolidation du stockage afin d'aider nos équipes de conception, de fabrication et notre personnel administratif. C'est ainsi que nous avons déployé un solution combinant Citrix XenServer et le stockage NetApp® basé sur NFS. Jusque là, cette solution nous a apporté entière satisfaction.

Dans cet article, nous allons voir les raisons qui nous ont amenés à choisir ces solutions, à quel stade nous en sommes rendus aujourd'hui et les changements prévus dans un futur proche.

Les raisons qui nous ont amenés à choisir XenServer et NetApp

Dans notre siège de Pittsburgh en Pennsylvanie, ainsi que sur plusieurs sites proches, le processus de virtualisation et de consolidation a débuté il y a environ un an et demi. Comme dans de nombreuses entreprises, la croissance des serveurs posait certains problèmes. Chaque fois qu'un service demandait une nouvelle application, il fallait un nouveau serveur physique muni d'un système de stockage DAS. Ces systèmes prennent beaucoup de place et sollicitent lourdement les capacités de notre data center.

Par ailleurs, cette méthode rendait le provisionnement des nouveaux serveurs assez laborieux et la gestion plus difficile, sans compter qu'une grande capacité de stockage restait inutilisée sur certains serveurs. Après avoir pris conscience que la virtualisation des serveurs et des ressources de stockage pouvait nous faire gagner en efficacité, nous avons commencé à nous renseigner sur les technologies qui existaient.

À peu près à la même période, nous cherchions à remplacer un système de stockage Hitachi d'environ 11 To d'espace dédié au stockage des données SAP®. Nous avons choisi un système NetApp d'une capacité de 50 To, notamment en raison des avantages offerts par NetApp FlexClone® pour le développement et le test des applications SAP. (Pour en savoir plus à ce sujet, consultez la récente réussite de client concernant le déploiement. ) L'énorme capacité de ce système devait suffire pour nos besoins en croissance et en consolidation. À mesure que nous nous familiarisions avec le système NetApp, nous commencions à le valoriser avec d'autres systèmes de stockage, notamment avec nos partages CIFS. Cela nous a permis d'éliminer deux clusters Windows®.

Tout s'est vraiment mis en place quand nous avons envisagé d'employer la solution XenServer pour la virtualisation. Il s'est avéré que XenServer était compatible avec le stockage NetApp. En fait, le travail de développement de Xen avait été réalisé sur NetApp, ce qui représentait pour nous un facteur de confiance. Nous avions également envisagé la plate-forme de serveurs Sun™ Microsystems 4100 avec une puce AMD. XenSource (maintenant intégré à Citrix) nous avait garanti que les fonctions de virtualisation du matériel AMD fonctionnaient mieux avec XenServer.

Au final, nous avons opté pour une combinaison de XenServer, du stockage NetApp et de Sun 4100, tout simplement parce que c'était la solution la plus économique. XenServer 4.0.1 nous a fourni toutes les fonctionnalités dont nous avions besoin pour démarrer. Sortie en septembre 2008, la version 5 de XenServer bénéficie d'un jeu de fonctions étendu qui équivaut plus ou moins à VMware® ESX pour l'usage que nous en faisons.

XenServer nous permet de nous connecter au stockage interne utilisé par toutes nos machines virtuelles basées sur le protocole NFS. Cette solution correspond tout à fait à nos besoins car nous souhaitions éviter la complexité et les dépenses liées à la Fibre Channel. Le protocole NFS nous offre à la fois flexibilité et simplicité de gestion. Par ailleurs, il nous a permis de tirer parti des fonctionnalités de provisionnement fin du stockage NetApp. Par exemple, quand nous provisionnons un volume de 80 Go pour une machine virtuelle, en utilisant le provisionnement fin, nous pouvons faire en sorte que ce volume n'occupe en moyenne que 14 Go. Ainsi, une machine virtuelle utilise généralement moins de 20 % de l'espace disque nécessaire pour un déploiement sans provisionnement fin. Cela nous permet donc d'optimiser l'exploitation de nos disques et de réduire le volume de stockage nécessaire. Par ailleurs, toutes les machines virtuelles puisent dans un même pool stockage, selon leurs besoins en capacité.

Notre situation aujourd'hui

Aujourd'hui, nous avons implémenté Citrix XenServer 4.0.1 et NetApp dans notre siège et sur deux sites proches. Au total, ce sont 11 XenServers qui sont connectés aux systèmes de stockage NetApp, pour un total de 80,5 To de capacité brute. Toutes nos machines virtuelles fonctionnent sous Windows 2003.

Le déploiement Xen le plus important se trouve sur notre site de Cranberry où 650 utilisateurs actifs gèrent la conception et la fabrication des produits. Pour la production, nous nous appuyons sur quatre XenServers utilisés par environ 36 machines virtuelles reliées en NFS à un système de stockage Fibre Channel NetApp FAS2020 en cluster. En parallèle, nous disposons également de quelques serveurs physiques pour Lotus Notes et Lotus Domino. Ceux-ci utilisent également le stockage NetApp.

Le data center de l'entreprise est exploité par environ 560 utilisateurs. Il est doté de cinq XenServers pour seulement 15 machines virtuelles car nous attendons la livraison d'autres systèmes de stockage pour le FAS3070 en cluster de ce site. Le troisième site à Murrysville est doté de deux hôtes XenServer supportés par un FAS3070.

Résultats obtenus

Nous sommes très satisfaits de notre déploiement XenServer, NetApp et Sun 4100. Cela fait maintenant plus d'un an que nous utilisons XenServer et il n'a pas été nécessaire de redémarrer les serveurs jusqu'ici. Bien que MSA ait connu une importante croissance ces dernières années, nous avons réussi à maintenir nos effectifs techniques à sept personnes. Au sein de cette équipe, nous ne sommes que deux à être chargés du stockage (ce qui ne nous empêche pas de prendre part à de nombreuses autres tâches) et une troisième personne a été nommée responsable quand nous sommes absents.

Amélioration des performances des applications
Pour ce qui est des applications, la plus importante que nous ayons virtualisée est Pro/ENGINEER, une solution 3D CAD/CAM/CAE intégrée de PTC, l'un des leaders en matière de logiciels de gestion du cycle de vie des produits (PLM). Nos ingénieurs utilisent Pro/ENGINEER pour tous leurs travaux de développement des produits. Nos données Pro/ENGINEER sont donc vitales pour l'entreprise. Tous les dessins de conception sont stockés et gérés par Pro/ENGINEER, lequel s'exécute sur une machine virtuelle. Pro/ENGINEER utilise une base de données Oracle® sous-jacente qui s'exécute elle-même sur une autre machine virtuelle.

Quand nous avons virtualisé Pro/E, nous espérions que les performances ne diminueraient pas et nous avons été particulièrement heureux de voir qu'elles avaient même augmenté. Selon les ingénieurs, l'extraction et l'archivage des dessins est plus rapide qu'avec l'ancien environnement qui utilisait des serveurs Dell dédiés avec des matrices RAID 5 directement reliées. Inutile de dire que nous sommes pleinement satisfaits des performances obtenues avec le stockage NFS, surtout si l'on tient compte du fait que le même système de stockage supporte, entre autres choses, notre lourd environnement Lotus Notes.

Consolidation : réduction de plus de 80 % de l'espace
Grâce à la virtualisation et à la consolidation du stockage, nous avons pu condenser l'équivalent de trois racks d'équipement en un demi rack sur notre site de Cranberry. Cet espace réduit regroupe tous nos serveurs Sun d'une unité (utilisés pour XenServer et les serveurs physiques), notre FAS2020 en cluster qui stocke tout notre environnement virtualisé, ainsi que 600 utilisateurs de Lotus Notes et 3,5 To de partages CIFS.

Le taux d'utilisation de notre système d'alimentation sans coupure (UPS) qui oscillait entre 94 et 95 % en moyenne est descendu à 60-64 %. Au final, nos besoins en alimentation et en refroidissement ont baissé d'environ 30 % grâce à la consolidation et à la virtualisation.

Provisionnement rapide des serveurs et exploitation élevée du stockage
Du point de vue du provisionnement, le temps nécessaire pour mettre un nouveau serveur en ligne est désormais d'environ 10 minutes. Nous pouvons nous appuyer sur des modèles pour Windows Server 2003 32 bits et 64 bits. Il suffit donc de quelques clics pour sélectionner et implémenter le modèle adéquat et ainsi provisionner un nouveau serveur dans XenCenter.

Par ailleurs, nous avons atteint des taux d'utilisation du stockage extrêmement élevés grâce à la consolidation et au provisionnement fin. Actuellement, les taux d'utilisation de notre data center de conception sont de l'ordre de 85 à 90 %. C'est bien plus que la norme en matière de stockage et nous avons largement dépassé les attentes que nous fondions sur notre ancien environnement. Comme nous utilisions préalablement des systèmes DAS, il nous était difficile de déterminer avec précision le taux d'utilisation de notre stockage. En effet, de nombreux serveurs étaient sous-exploités en termes de capacités, alors que d'autres étaient régulièrement à cours d'espace de stockage.

Xen Server MSA

Figure 1) XenServer et l'infrastructure de stockage de MSA avec Snapshot™ pour les sauvegardes locales et SnapMirror® pour la reprise sur incident. De nouvelles liaisons fibre optique seront installées entre les sites afin de permettre l'exploitation de ces fonctionnalités.

Étapes suivantes : sauvegarde et reprise sur incident

Pour la suite, nous comptons apporter deux grandes améliorations (déjà en cours) à notre environnement. D'abord, nous allons transformer tous nos serveurs XenServer 4.0.1 en XenServer 5, puis nous relierons les trois sites grâce à un réseau haut débit en fibre optique. Ces modifications devraient nous permettre de tirer pleinement parti de l'intégration de NetApp et XenServer offerte par l'adaptateur Citrix XenServer Adapter for NetApp et ainsi d'améliorer nos stratégies de sauvegarde et de reprise sur incident.

Quand nous avons virtualisé nos serveurs opérationnels il y a un an, nous avons conservé notre méthodologie de sauvegarde. Nous utilisons des agents Legato NetWorker sur chacune des machines virtuelles pour une sauvegarde sur bandes centralisée. Grâce à l'intégration simplifiée de NetApp et XenServer offerte par XenServer 5, nous pourrons nous débarrasser entièrement des bandes pour adopter une stratégie entièrement basée sur les disques et utilisant des copies NetApp Snapshot cohérentes.

Notre site de Murrysville gère également la reprise sur incident. Avec un réseau rapide, XenServer 5 nous permettra d'utiliser le logiciel NetApp SnapMirror pour cloner sur ce site le stockage des machines virtuelles et des serveurs physiques essentiels. Par exemple, nous pourrons cloner nos machines virtuelles Pro/ENGINEER et les redémarrer immédiatement en cas de défaillance sur le site de Cranberry. En parallèle, nous pensons cloner les données SAP stratégiques. Nous bénéficierons ainsi de fonctionnalités de récupération bien plus rapides qu'avec notre stratégie actuelle basée sur les bandes.

Conclusion

Dans les années à venir, nous prévoyons de transférer et de consolider le siège de l'entreprise sur le site de Cranberry. La consolidation supérieure que nous avons obtenue grâce à XenServer et à NetApp jouera un rôle prépondérant dans cette opération. Il nous faudra virtualiser encore davantage de serveurs et poursuivre la consolidation afin que nos besoins opérationnels et de conception puissent être pris en charge par un même data center. Nous nous emploierons à éliminer encore d'autres serveurs autonomes. Déjà, notre stratégie actuelle consiste à ne déployer de serveurs physiques que quand un utilisateur final parvient en démontrer que les besoins d'E/S de l'application ne permettent pas d'utiliser une machine virtuelle.

Grâce aux fonctionnalités NetApp de gestion des données, il devrait être relativement simple de répliquer les données en préparation afin de réduire le temps d'arrêt. Au final, nous prévoyons de consolider les systèmes de stockage dédiés à la conception et aux opérations dans un seul système de stockage FAS6000 ou FAS3000 qui répondrait à tous nos besoins en stockage de données. Les données stratégiques seront clonées sur le site de Murrysville pour la reprise sur incident. Une fois que les deux plates-formes de stockage auront été consolidées, nous envisageons également de recourir à la déduplication afin de réaliser des économies de stockage, en particulier dans notre environnement XenServer. NetApp et Citrix XenServer devraient satisfaire nos besoins à moindre frais et nous offrir la disponibilité, les performances et l'efficacité opérationnelle qu'il nous faut.

 

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Scott McCullough

Scott McCullough
Responsable technique
Mine Safety Appliances

Scott travaille depuis 10 ans pour MSA et bénéficie de plus de 15 ans d'expérience dans la gestion des serveurs et du stockage. Dans le cadre de ses fonctions chez MSA, il est chargé de diverses applications stratégiques, notamment SAP, Lotus Domino et les serveurs Blackberry. Scott est responsable de tous ce qui touche à l'infrastructure des serveurs et du stockage pour ces applications.

 
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