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利用 All Flash 儲存設備提升虛擬伺服器效能
Glenn Sizemore
Glenn Sizemore
NetApp 技術行銷工程師
Andrew Sullivan
Andrew Sullivan
NetApp 資深技術行銷工程師

本文是一系列介紹如何針對常見使用案例部署 All Flash 儲存設備之文章中的第三篇。

轉變為採用虛擬伺服器基礎架構,早已成為近十多年來最主流的 IT 趨勢,對於虛擬化本身投注的大量關注,使我們有時候會不經意地模糊焦點,忘記虛擬伺服器的本質並非虛擬化的終點,真正的關鍵應是在此基礎架構上運作的應用程式。

想到虛擬伺服器效能,您必須同時顧及虛擬機器與在其中運作之應用程式的需求。由於有超過 40,000 家客戶目前執行 VMware 環境,因此 NetApp 比儲存產業中的任何廠商都更瞭解這點。

在本文中,我們將檢視虛擬伺服器基礎架構獨特的效能與生態系統支援需求,並說明 All Flash 儲存設備如何藉由帶來高投資報酬率,來合理化初期的資本支出。

達到最高的虛擬伺服器效能

虛擬伺服器工作負載與 I/O blender effect

虛擬伺服器的 I/O 效能大部分受制於「I/O 競爭 (I/O blender effect),這是因為 Hypervisor 通常會使用某種形式的共用資料存放區來提供儲存容量給虛擬機器。實際上,從許多虛擬機器到任何指定資料存放區的 I/O 串流是隨機排列的,因此所有循序元件對任何單一虛擬機器的 I/O 串流均會遺失,導致儲存設備將所有 I/O 串流都視為完全隨機的內容。

隨著伺服器硬體的核心數量與記憶體持續擴充,在虛擬伺服器本身的需求與儲存設備滿足該需求的能力上,兩者之間的落差日益顯著,結果造成伺服器的使用率低落。

利用 All Flash 滿足虛擬伺服器工作負載

適合虛擬化環境的理想儲存環境必須要能克服 I/O 競爭,如此才能在一致低延遲的情況下提供高效的讀寫 IOPS。正確的 All Flash 儲存系統可提供以上功效,而且還能在過程中改善整體伺服器使用率。這表示最後結果將會是增加每部伺服器的虛擬機器數量、減少伺服器數量,以及降低虛擬化軟體的授權成本,因此不僅整體效能獲得提升,還能帶來高額 ROI。

虛擬環境的儲存決策不僅攸關效能,到頭來,All Flash 陣列支援 Hypervisor 與所執行應用程式(不論是現在或未來)的能力,可能比任何特定技術因素來得更加重要。

支援異質工作負載

伺服器虛擬化實際上跨域涵蓋了本系列先前文章探討過的資料庫VDI 工作負載。VDI 可以說是虛擬環境的專業化案例(上個月 VDI 文章探討的所有內容,包括資料減量、高可用度及擴充效益等,幾乎都適用於這個更廣泛通用的案例)。

虛擬化基礎架構一般是由大量需求相異且優先順序變換不定的應用程式共享,正確的儲存設備有助於讓虛擬環境與在其中運作的應用程式發揮最大功效。

Hypervisor 支援

如果您尚未這麼做,未來幾年您也可能需要在資料中心執行多個 Hypervisor。例如,雖然 Hyper-V 不是主要的 Hypervisor,但基於成本考量而在 Microsoft Hyper-V 上執行 Microsoft® 應用程式的案例卻日漸普遍。

在此同時,Hypervisor 的演變非常快速,幾乎每年都有重大的新功能問世,而這些功能大多與儲存設備直接相關。最廣為人知的範例是 VMware Virtual Volume,這項新功能使用原則型管理方法來簡化及改善 VMware 管理員與儲存設備管理員的儲存管理作業。近期的部落格文章為什麼要選擇虛擬磁碟區?中有精闢的討論。

最大重點是,您選擇的 All Flash 陣列應該要能支援各式各樣的 Hypervisor 並密切追蹤新功能,此外 All Flash 陣列也要能整合其他所有用來管理及執行虛擬基礎架構的軟體。

應用程式支援

小至基礎架構基本服務,大到業務關鍵資料庫應用程式,在虛擬基礎架構上運作的應用程式不外乎是這些應用程式的組合。設立儲存服務品質機制,可避免重要性低的服務干擾重要性高的服務之 I/O 需求,為您帶來許多好處。

較複雜的應用程式通常擁有非常獨特的儲存需求,包括對檔案型 NAS 傳輸協定的需求。例如,Microsoft 正積極鼓勵欲部署 SQL Server 最新版本的客戶將其部署於 SMB 3.0 之上,而不要部署於光纖通道之上。雖然這稱不上是必要條件,不過對於高效能 NAS 的支援能力可能會在日後成為一項需求。

最後,我們將討論應用程式與儲存設備的整合;對於應用程式一致的快照、複寫及其他應用程式功能的直接整合,是不可或缺的關鍵能力。複寫與複製功能也可簡化應用程式的開發作業,由於大家都在尋求將廉價雲端資源運用到開發、備份、災難恢復及其他功能的方法,因此雲端整合技術將是值得考慮的重要選擇,也是滿足基礎架構未來需求的途徑之一。

適用於虛擬伺服器工作負載的 NetApp All Flash FAS 系統

NetApp® All Flash FAS 儲存系統結合了獲實證的效能及廣泛的 Hypervisor 與業務應用程式支援。一提到虛擬環境,沒有任何一家 All Flash 儲存設備廠商能夠提供相媲美的功能集或是合作夥伴與應用程式生態系統。NetApp 叢集式 Data ONTAP® 儲存作業系統與 All Flash FAS 硬體的組合,不僅能解決單點效能問題,而且能夠簡化虛擬基礎架構,協助您解決業務難題。

NetApp 花費二十多年的心力打造 Data ONTAP 功能集,包括資料管理、資料保護、資料減量及應用程式與合作夥伴支援。我們相信執行叢集式 Data ONTAP 的 All Flash FAS 系統,就是虛擬伺服器環境的理想首選。

如圖 1 所示,All Flash FAS 系統提供多重傳輸協定支援、多租戶共享、同質或異質儲存設備橫向擴充,以及包括資料壓縮、重複資料刪除、複製與複寫等在內的資料減量與資料管理功能。

圖 1)All Flash FAS 系統能透過功能完善且靈活的企業平台來支援虛擬伺服器環境。

All Flash FAS 系統能透過功能完善且靈活的企業平台來支援虛擬伺服器環境。

資料來源:2015 年 NetApp 資料

Data ONTAP 提供其他 All Flash 解決方案無從提供的部署優勢。

  • 將次要複本儲存在 HDD 或雲端中:您需要虛擬伺服器資料的次要複本,以供災難恢復之需。有了 Data ONTAP,它能將資料的次要複本保存在非 Flash 儲存設備或雲端中,因此省下可觀成本。
  • 利用極具空間效益的複製來節省空間:NetApp 的複製技術可讓您近乎即時地建立可寫入的虛擬機器複本。唯有當您進行變更時,複製才會耗用額外的儲存空間,如此一來便能實現高達 584:1 的空間減量,帶來實質優勢。例如,Hypervisor 快照會因中繼資料而增加 20% 的儲存空間耗用量,但 NetApp 能避免這項損失,並且透過原生複製功能提高其密度,同時還能縮短資源配置時間。
  • 將資料放置在您想要的位置:透過叢集式 Data ONTAP,必要時您可在不中斷執行中應用程式的情況下,將資料搬移到 All Flash 儲存設備。您可以從混合式儲存設備開始著手,在日後隨著需求增加而移轉到 All Flash 儲存設備。您也可以在 All Flash FAS 系統上執行最重要的虛擬機器與應用程式工作負載,然後將混合式儲存設備用於其他虛擬機器,並在兩者之間以通透無礙的方式順暢移轉。
  • 利用儲存服務品質機制來安排工作負載的優先順序:儲存服務品質 (QoS) 能協助您在共享的虛擬化基礎架構環境中,為其中運作的業務關鍵應用程式提供可預期的效能。
  • 更多資料保護選項:在虛擬環境中運作的應用程式大多是業務上不可或缺的應用程式,All Flash FAS 系統與 Data ONTAP 能提供更多保護這些資料的選項,包括磁碟型備份、雲端備份、非同步複寫,以及在最遠相隔 200 公里的站台之間進行全同步複寫。

All Flash FAS 系統的效能與 ROI

All Flash FAS 系統的寫入最佳化設計,使其能為 VDI 環境與其他密集寫入的應用程式提供卓越效能,同時每個桌面只需 $55 美元或更少的成本支出,這是非常具有競爭力的價格。您可以在 TR-4307《適用於 VMware Horizon View 的 NetApp All Flash FAS 解決方案》 中閱讀我們 VDI 測試的完整詳細資料。

一直以來,我們持續審視 All Flash FAS 系統對於虛擬環境與應用程式的影響;從初步結果來看,只要將磁碟型儲存設備切換至 All Flash FAS 系統,就能讓伺服器的 CPU 使用率增加 4 倍。換句話說,升級為 All Flash FAS 系統能讓您提高伺服器使用率等級,並在每部伺服器上執行更多虛擬機器。每部伺服器上的虛擬機器數量加倍,代表您需要的伺服器數量減半,不但能減少直接與間接硬體成本,可能也會減少授權費用。

相同的算法也適用於 SQL Server 與 Oracle 等資料庫;而且因為這兩款資料庫目前的授權方式是以核心數量為基礎,所以節約效益將更為顯著,剛好可以抵銷升級為 All Flash FAS 系統的支出。

適用於虛擬伺服器基礎架構的完整生態系統

多年來我們在各方面的成就斐然,宗旨在於確保我們的儲存解決方案能夠搭配最多元的虛擬化軟體;我們也抱持堅定的承諾,致力於提供深入的虛擬化生態系統整合。除了 VMware vSphere、Microsoft Hyper-V 及 Citrix XenServer 之外,我們也支援 Oracle VM 與 KVM。

圖 2)NetApp 叢集式 Data ONTAP 與熱門 Hypervisor 的整合。

NetApp 叢集式 Data ONTAP 與熱門 Hypervisor 的整合。

資料來源:2015 年 NetApp 資料

VMware

如前文所述,NetApp 與 VMware 擁有廣大的聯合安裝基礎客戶,我們已有長時間的合作關係,能為客戶造就更深層的整合與更好的結果。例如,VMware vSphere 6 全面上市的消息於 2015 年 3 月公佈,VMware Virtual Volume 是眾多新功能的其中一項;NetApp 緊接在後推出最新版本的 NetApp Virtual Storage Console (VSC 6.0) 與 VASA Provider,讓叢集式 Data ONTAP 能夠立即支援 vSphere 6 版本(如需詳細資訊,請參閱右欄的「NetApp 提供無人能及的 VMware Virtual Volume 支援」)。

Hyper-V

NetApp 在早期即投入 Hyper-V 支援,在 Microsoft 首次發行 Windows Server 2008 中的 Hyper-V 時,NetApp 便同時推出 SnapManager® for Hyper-V 軟體與 OnCommand Plug-in for Microsoft。早期投資使我們能在推展 Hyper-V 發展方面貢獻一己之力,目前則負責為 Hyper-V 使用者提供各種創新技術。這些功能都可透過 Data Fabric 延伸到 Azure 雲端(如需詳細資料,請參閱右欄的「NetApp 的 Hyper-V 創新技術」)。

XenServer、KVM 及 Docker

NetApp 相信支援及實現所有形式之虛擬化的價值,我們是早期開始支援 Citrix 的廠商,包括與 Citrix ShareFile 及 Citrix Cloud Platform 的整合,而隨著工作負載轉向 KVM、Oracle VM、Docker 及其他新興的雲端與虛擬化平台,我們也跟著改變。現在我們不僅支援這些平台,還開發出創新方法來運用我們的生態系統,進而創造商業價值與營運效率(若要深入瞭解 Docker,請閱讀利用 Docker 容器技術迅速提供應用程式 )。

正確的虛擬伺服器基礎架構儲存選擇

如果正在尋找 All Flash 陣列來滿足虛擬基礎架構的需求,請密切注意架構與生態系統支援。All Flash FAS 系統結合了最佳化的寫入架構與獲實證的資料減量及資料管理功能,可以打造出最適合虛擬基礎架構的儲存環境。藉由與主要 Hypervisor 與常用企業應用程式無人可及的整合度(包括 Microsoft SQL Server、Microsoft Exchange、Microsoft SharePoint、Oracle 及 SAP),All Flash FAS 系統將是加快虛擬伺服器基礎架構效率的完美選擇。

此外,由於 All Flash FAS 系統是以 Data ONTAP 為基礎,因此能夠整合叢集式 Data ONTAP 生態系統,提供更豐富的儲存選項(例如採用 All Flash 來提升效能,以及採用 SATA 磁碟來取得最大容量),滿足所有虛擬化應用程式的需求。資料移動是由儲存設備負責處理,因此能在不中斷營運的情況下進行,也能減輕負荷繁重之伺服器的工作量;我們的 Data Fabric 方法 有助於簡化將虛擬機器與資料從資料中心搬移到雲端的複雜度。

參考資料

精選最佳實務做法

VDI

FlexPod

NetApp 技術行銷工程師 Glenn Sizemore

Glenn Sizemore 是基礎架構及雲端工程團隊的參考架構設計師,擅長雲端技術與自動化,對於 Microsoft 解決方案尤其精通。他是「採用 Microsoft 私有雲端的 FlexPod 資料中心」Fast Track 參考架構的合著人,也是搭配使用 Microsoft 軟體與 NetApp 儲存環境之最佳實務做法的開發人員。

NetApp 資深技術行銷工程師 Andrew Sullivan

Andrew Sullivan 在 IT 產業已累積超過 10 年的工作經驗,在資料庫開發、DevOps 及虛擬化等領域擁有豐富的經驗。他目前專注投入儲存設備、虛擬技術自動化及 VMware 生態系統的整合工作,力求將簡潔便利帶入例行工作流程。

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NetApp 提供 vSphere 6 與 Virtual Volume 支援

NetApp 剛發行多個版本的 NetApp Virtual Storage Console (VSC 6.0) 與 VASA Provider,讓叢集式 Data ONTAP 能夠支援 VMware vSphere 6 版本。NetApp 也是 Virtual Volume 技術的設計與參考合作夥伴,這不僅讓 NetApp 實作成為標準範例,我們也是目前唯一能從單一平台同時支援 Virtual Volume 使用 NFS 與 SAN 傳輸協定的廠商。若要深入瞭解這項技術,請查閱以下文章、部落格及網路廣播節目:

NetApp 的 Hyper-V 創新技術

說到 Microsoft Hyper-V,NetApp 對於主要功能的全面支援使我們從眾多競爭對手中脫穎而出,這些支援包括:

卸載式資料傳輸 (ODX):ODX 支援能讓 Microsoft Windows 將任何資料傳輸卸載到 NetApp 儲存設備,減輕主機與網路的負荷。這個功能可在同一個 Volume 內、相同 NetApp 節點上的 Volume 之間,以及不同節點的 Volume 之間使用,如果可行,NetApp 會使用 FlexClone 技術來達成此目的,在不佔用儲存空間的情況下於短時間內完成傳輸。最後,NetApp 能夠跨越傳輸協定界限執行這項卸載作業,因此不論儲存傳輸協定為何,您都可以順利使用。

SMI-S :SMI-S 是 SNIA 標準儲存設備管理介面,能將 NetApp 儲存設備完全融入 Microsoft 環境內。您可以直接從 Windows Server 或 Virtual Machine Manager 內部管理儲存設備,而不需要使用協力廠商入口網站。

SMB 3.0:NetApp 是 SMB 3.0 傳輸協定的早期支援廠商,也曾在開發初期規格時貢獻一己之力。NetApp 擁有許多創新技術,包括用來自動平衡 SMB 節點的自動定位服務,以及不需要 RDMA 相容 NIC 與交換器即可使用現有 IP 基礎架構的能力。

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