Prestazioni elevate ed efficienza EMC per ambienti Microsoft SQL

White paper
PRESTAZIONI ELEVATE ED EFFICIENZA EMC
PER AMBIENTI MICROSOFT SQL SERVER
EMC XtremIO, VMware vSphere, SQL Server 2012, SQL Server 2014
• Ottimizzazione della produttività molto elevata per i carichi di
lavoro OLTP con SQL Server
• Virtualizzazione e consolidamento delle istanze di database
• Creazione di copie di snapshot multiple senza alcun impatto
sulle prestazioni
• Riduzione del footprint dello storage per più copie di database
Soluzioni EMC
Abstract
Il white paper descrive i vantaggi operativi dei database virtualizzati
Microsoft SQL Server 2012 e 2014 implementati in un array All-Flash
EMC® XtremIO™ e i miglioramenti apportati dalla soluzione alle
funzionalità degli ambienti dipendenti da SQL Server.
Giugno 2014
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P/N H13163
Prestazioni elevate ed efficienza EMC per ambienti Microsoft SQL Server EMC XtremIO,
VMware vSphere, SQL Server 2012, SQL Server 2014
2
Sommario
Executive Summary .......................................................................................................................... 6
Business case .............................................................................................................................. 6
Solution overview ........................................................................................................................ 6
Principali risultati......................................................................................................................... 7
Introduzione ..................................................................................................................................... 8
Obiettivo ...................................................................................................................................... 8
Ambito ......................................................................................................................................... 8
Destinatari ................................................................................................................................... 8
Terminologia ................................................................................................................................ 8
Panoramica sulla tecnologia ............................................................................................................ 9
Panoramica.................................................................................................................................. 9
EMC XtremIO ................................................................................................................................ 9
Principali vantaggi................................................................................................................... 9
Riduzione dei dati in linea ..................................................................................................... 10
Snapshot scrivibili ................................................................................................................ 11
EMC XtremIO Management Server ......................................................................................... 13
VMware vSphere ........................................................................................................................ 13
Microsoft SQL Server.................................................................................................................. 14
Microsoft SQL Server 2012 .................................................................................................... 14
Microsoft SQL Server 2014 .................................................................................................... 15
Architettura della soluzione ........................................................................................................... 17
Panoramica................................................................................................................................ 17
Diagramma dell'architettura ...................................................................................................... 17
Risorse hardware ....................................................................................................................... 18
Risorse software ........................................................................................................................ 18
Livello di storage: EMC XtremIO ..................................................................................................... 20
Panoramica................................................................................................................................ 20
Progettazione dello storage ....................................................................................................... 20
Considerazioni sulla progettazione dello storage dei database ............................................. 20
Dettagli di progettazione dello storage .................................................................................. 22
Progettazione dei database Microsoft SQL Server .......................................................................... 24
Panoramica................................................................................................................................ 24
Progettazione dello storage del database OLTP .......................................................................... 24
Profilo del database OLTP .......................................................................................................... 24
Progettazione del database OLTP ............................................................................................... 24
Prestazioni elevate ed efficienza EMC per ambienti Microsoft SQL Server EMC XtremIO,
VMware vSphere, SQL Server 2012, SQL Server 2014
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Livello di rete.................................................................................................................................. 26
Panoramica................................................................................................................................ 26
Best practice per la rete SAN ...................................................................................................... 26
Best practice per la rete IP ......................................................................................................... 26
Best practice per la rete VMware vSphere .................................................................................. 26
Livello dei server fisici e livello di virtualizzazione ......................................................................... 27
Panoramica................................................................................................................................ 27
Risorse di elaborazione e di storage........................................................................................... 27
Virtualizzazione della rete .......................................................................................................... 28
Considerazioni sulla progettazione ................................................................................................ 29
Panoramica................................................................................................................................ 29
Best practice per la configurazione di EMC XtremIO ................................................................... 29
Configurazione degli switch Fibre Channel ............................................................................ 29
Configurazione del server ...................................................................................................... 29
Configurazione del multipathing nativo di vSphere ............................................................... 31
Test delle prestazioni e convalida .................................................................................................. 33
Panoramica................................................................................................................................ 33
Note sui risultati ........................................................................................................................ 33
Obiettivi del test ........................................................................................................................ 33
Scenari di test ............................................................................................................................ 34
Test delle prestazioni con carichi di lavoro OLTP ........................................................................ 34
Metodologia dei test ............................................................................................................. 34
Procedura dei test ................................................................................................................. 34
Risultati del test .................................................................................................................... 35
Prestazioni del sistema EMC XtremIO .................................................................................... 36
Prestazioni di SQL Server 2012 e SQL Server 2014 a confronto ............................................. 36
Test delle prestazioni di sistema con le snapshot di EMC XtremIO ............................................. 38
Metodologia dei test ............................................................................................................. 39
Procedura dei test ................................................................................................................. 39
Risultati del test .................................................................................................................... 40
Analisi della riduzione dei dati di EMC XtremIO .......................................................................... 43
Riduzione dei dati conveniente in termini di costo ................................................................ 43
Tasso di deduplica ................................................................................................................ 44
Conclusioni .................................................................................................................................... 45
Riepilogo ................................................................................................................................... 45
Finding....................................................................................................................................... 45
Prestazioni elevate ed efficienza EMC per ambienti Microsoft SQL Server EMC XtremIO,
VMware vSphere, SQL Server 2012, SQL Server 2014
4
Bibliografia .................................................................................................................................... 46
Documentazione EMC ................................................................................................................ 46
White paper .......................................................................................................................... 46
Documentazione del prodotto ............................................................................................... 46
EMC XtremIO .............................................................................................................................. 46
Documentazione di VMware....................................................................................................... 46
Documentazione di Microsoft SQL Server ................................................................................... 46
Prestazioni elevate ed efficienza EMC per ambienti Microsoft SQL Server EMC XtremIO,
VMware vSphere, SQL Server 2012, SQL Server 2014
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Executive Summary
Business case
Negli attuali e sempre più complessi ambienti di business, le aziende sono
sollecitate a ottimizzare i processi e a migliorare i servizi. Inoltre, i requisiti
relativi ad availability dei dati e prestazioni dell'infrastruttura IT sono più elevati,
a causa di:
•
Carichi di lavoro con alta intensità di transazioni
•
Applicazioni in cui il tempo rappresenta un fattore critico e Service Level
Agreement più complessi
•
Applicazioni chiavi in mano e applicazioni di terze parti con sensibilità
elevata per i tempi di risposta I/O
•
Replica dei database delle applicazioni utilizzate da processi aziendali
di supporto come funzioni di sviluppo, test e generazione di report sulla
Business Intelligence (BI)
•
Necessità di architetture altamente disponibili
Nella maggior parte degli ambienti, le aziende hanno necessità di creare copie dei
dati di produzione, con impatto minimo sul sistema e ridestinazione sicura delle
copie, in modo che i dati possano essere utilizzati dai team aziendali all'interno
dell'organizzazione. In genere, si deve attendere ore o giorni per accedere alle
copie dei dati di produzione. Tale ritardo riduce la loro efficacia per attività quali
insight della Business Intelligence, attività di test e sviluppo, integrità dei dati,
convalida e auditing.
Man mano che le aziende cercano di migliorare la disponibilità dei dati, si
verificano problemi se la soluzione tecnologica non può soddisfare le aspettative,
quali ad esempio:
•
Configurazione complessa per gli ambienti SQL Server per scopi di
produzione, test/sviluppo e analisi
•
Funzionalità limitate di gestione di più copie di database per scopi
di lettura e scrittura, senza influire sulle prestazioni di produzione o
sostenere costi elevati per gli ambienti ad alte prestazioni duplicati
•
Personale che deve occuparsi di troppe operazioni e aumento dei costi
associati a strumenti di terze parti, a causa di metodi di backup e ripristino
non completi
Le aziende che utilizzano Microsoft SQL Server devono prendere in
considerazione nuovi approcci per affrontare le continue sfide in termini di
gestione della capacità e prestazioni operative. Attualmente, devono considerare
sistemi che forniscono livelli di prestazioni più elevati, riducendo al minimo la
complessità e i costi operativi.
Solution overview
La collaborazione tra Microsoft ed EMC è di importanza cruciale per fornire
soluzioni di classe enterprise a prestazioni e availability elevate per gli ambienti
SQL Server. Con EMC® XtremIO™, EMC fornisce una soluzione di storage
ottimizzata per le prestazioni estreme dei database OLTP (Online Transactional
Processing) per SQL Server e garantisce la possibilità di ottenere la massima
efficienza dalle altre risorse di sistema, ad esempio CPU e memoria.
Prestazioni elevate ed efficienza EMC per ambienti Microsoft SQL Server EMC XtremIO,
VMware vSphere, SQL Server 2012, SQL Server 2014
6
Il provisioning dello storage per ottenere prestazioni ottimali dei database è
sempre stato un processo complesso e di lunga durata, che richiede competenze
avanzate in merito al database stesso e non solo ai sistemi di storage. L'array
All-Flash di EMC XtremIO risponde a condizioni mutevoli, come i picchi di
elaborazione delle transazioni e le query complesse, e supporta gli ambienti
di sviluppo e di test con copie aggiornate dei database di produzione.
Con le funzionalità di snapshot basate su array di EMC XtremIO, questa soluzione
non solo fornisce la tecnologia di ripristino quasi istantaneo per ridurre al minimo
il tempo di inattività successivo al verificarsi di un problema del database
(perdita di dati, danneggiamento logico e così via), ma consente anche
accessibilità ai dati più veloce, semplice ed efficiente in termini di costo,
che migliora la Business Intelligence e l'analisi.
Gli array All-Flash di EMC XtremIO risolvono le difficoltà legate allo storage
su database grazie a:
Principali risultati
•
Creazione di un volume con pochi clic e inserimento al suo interno
dell'intera struttura del database. Nessun obbligo di effettuare
pianificazione, provisioning, operazioni di tuning.
•
Utilizzo automatico di tutte le risorse del sistema di storage, come unità
SSD e controller, sempre.
•
Scale-out del sistema EMC XtremIO e aumento delle prestazioni se i
requisiti sono superiori a quanto offre un array EMC XtremIO a X-Brick
singolo.
•
Eliminazione delle complessità utilizzando le snapshot di EMC XtremIO
per gestire più istanze e più copie dei database.
La soluzione mostra che lo storage array All-Flash EMC XtremIO fornisce:
•
Configurazione semplice e rapida con tuning dello storage minimo o nullo.
EMC XtremIO funziona in maniera trasparente sia negli ambienti SQL Server
virtualizzati che negli ambienti fisici ed è semplice da gestire e da
controllare.
•
Supporto per i carichi di lavoro transazionali più complessi di SQL Server
2012 e SQL Server 2014, con un throughput che può superare facilmente
200.000 IOPS per una configurazione a due X-Brick, mantenendo al tempo
stesso una latenza inferiore al millisecondo.
•
Considerevole risparmio di footprint di storage utilizzando la riduzione
dei dati in linea e le snapshot di EMC XtremIO, che nella configurazione
osservata offrono un'efficienza complessiva di 16:1.
•
Copie dei dati quasi in tempo reale e ad alte prestazioni utilizzando la
tecnologia snapshot di EMC XtremIO senza costi misurabili, fornendo al
contempo un ripristino quasi immediato dei dati di produzione, anche
nell'ordine di TB di dati.
Prestazioni elevate ed efficienza EMC per ambienti Microsoft SQL Server EMC XtremIO,
VMware vSphere, SQL Server 2012, SQL Server 2014
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Introduzione
Obiettivo
Questo white paper descrive una soluzione altamente disponibile e scalabile
per Microsoft SQL Server, implementata in un ambiente vSphere virtualizzato
con storage EMC XtremIO. Il white paper dimostra inoltre che le snapshot in
lettura/scrittura di EMC XtremIO forniscono ambienti di sviluppo e generazione
di report ad alta efficacia, senza alcun impatto sulle prestazioni dei server di
produzione consolidati.
Ambito
Il white paper dimostra quanto segue:
•
La soluzione è in grado di migliorare le prestazioni di SQL Server 2012
e 2014, fornendo nuove funzionalità e semplificando la configurazione
dell'ambiente
•
Le snapshot in lettura/scrittura di EMC XtremIO consentono la creazione
immediata di copie di database multiple, con un impatto minimo sulle
prestazioni per i database di produzione
Destinatari
Il white paper è rivolto a Microsoft SQL Server Database Administrator (DBA),
amministratori VMware, Storage Administrator, IT Architect e responsabili tecnici
della progettazione, creazione e gestione di database Microsoft SQL Server,
infrastrutture e data center.
Terminologia
In questo documento viene adottata la terminologia riportata di seguito.
Tabella 1.
Terminologia
Termine
Definizione
Sincronizzazione dei dati
Il processo tramite il quale le modifiche a un database
primario vengono riprodotte su un database secondario.
OLTP
Le applicazioni tipiche OLTP (Online Transaction
Processing) includono l'elaborazione delle transazioni
di immissione e retrieval dei dati.
Round Robin
Il Round Robin utilizza una policy di selezione automatica
dei percorsi per ruotare in tutti i percorsi disponibili e
consentire la distribuzione del carico su tutti i percorsi
configurati. Il Round Robin può costituire una delle
modalità di selezione dei percorsi più efficaci per quanto
riguarda le prestazioni. Il successivo percorso di I/O
disponibile nell'elenco è selezionato senza alcun fattore di
determinazione. Se, ad esempio, si dispone di sei I/O nella
coda di storage, i percorsi da 1 a 6 vengono usati in ordine
seguente.
VMDK
Un file di dati delle virtual machine per VMware.
Prestazioni elevate ed efficienza EMC per ambienti Microsoft SQL Server EMC XtremIO,
VMware vSphere, SQL Server 2012, SQL Server 2014
8
Panoramica sulla tecnologia
Panoramica
EMC XtremIO
I componenti tecnologici principali utilizzati in questo white paper sono:
•
EMC XtremIO
•
VMware vSphere
•
Microsoft SQL Server
Lo storage array EMC XtremIO è un sistema All-Flash basato su un'architettura
scale-out. Il sistema utilizza fondamenta denominate X-Brick, che possono essere
unite in cluster per accrescere le prestazioni e la capacità, in base alle necessità.
Questa soluzione utilizza due X-Brick raggruppati in un cluster come un unico
sistema di storage logico.
Principali vantaggi
EMC XtremIO sfrutta la tecnologia Flash per offrire servizi di valore nei seguenti
aspetti principali:
•
Prestazioni: indipendentemente dall'intensità di occupazione del sistema
e dall'utilizzo della capacità dello storage, latenza e throughput restano
sempre prevedibili e costanti in modo omogeneo. La latenza all'interno
dell'array per una richiesta di I/O è in genere molto inferiore a un
millisecondo (ms). La Figura 1 mostra un esempio del dashboard di
EMC XtremIO utilizzato per monitorare le prestazioni.
Figura 1.
•
Dashboard delle applicazioni di storage management di EMC XtremIO
Scalabilità: basato su architettura scale-out, il sistema di storage EMC
XtremIO a X-Brick singolo è uno dei componenti base. Più X-Brick possono
essere riuniti in cluster per aumentare prestazioni e capacità. Le prestazioni
scalano in modo lineare, in modo da garantire che, rispetto alla
configurazione a X-Brick singolo, quella a due X-Brick fornisce il doppio
di IOPS e quella a quattro X-Brick il quadruplo di IOPS, mentre la latenza
rimane costantemente bassa nonostante lo scale-out del sistema. Gli array
EMC XtremIO supportano lo scale-out a qualsiasi livello di prestazioni o di
capacità, come mostrato nella Figura 2.
Prestazioni elevate ed efficienza EMC per ambienti Microsoft SQL Server EMC XtremIO,
VMware vSphere, SQL Server 2012, SQL Server 2014
9
Figura 2.
Unità di dimensionamento X-Brick
•
Riduzione dei dati: il motore di EMC XtremIO core implementa la riduzione
dei dati in linea in base al contenuto. EMC XtremIO riduce (ovvero
deduplica) i dati automaticamente non appena vengono immessi nel
sistema. In questo modo si riduce il quantitativo di dati scritti su Flash,
si incrementa la longevità dei supporti e si abbattono i costi. Questi volumi
sono sempre sottoposti a thin provisioning senza alcuna perdita in
prestazioni, overprovisioning della capacità o frammentazione.
•
Protezione dei dati: EMC XtremIO sfrutta un algoritmo proprietario di
protezione dei dati ottimizzato per Flash (XtremIO Data Protection o XDP),
che fornisce protezione dei dati superiore e abilita prestazioni nettamente
superiori a qualsiasi algoritmo RAID esistente. Grazie alle ottimizzazioni
offerte da XDP, si riduce il numero di scritture nei supporti Flash ai fini della
protezione dei dati.
•
Funzionalità: EMC XtremIO supporta prestazioni elevate e snapshot
efficienti a livello di spazio, riduzione dei dati in linea, thin provisioning,
integrazione totale vSphere VAAI, integrazione con supporto per
Fibre Channel (FC), oltre a essere compatibile con i protocolli iSCSI.
•
Semplicità: non è necessario scegliere il tipo di RAID, creare un RAID group
o decidere se consentire il thin provisioning o la deduplica. Queste funzioni
sono già integrate nel sistema. Il provisioning dello storage con EMC XtremIO
è facile come decidere le dimensioni di una LUN che si desidera creare.
Riduzione dei dati in linea
La riduzione dei dati in linea di EMC XtremIO fornisce una serie di vantaggi, tra cui:
•
Riduzione dei dati conveniente in termini di costo e aumento di prestazioni
e affidabilità
•
Scale-out semplificato
•
Riduzione dei dati in linea, globale e sempre attiva
•
Miglioramento delle prestazioni dell'array
•
Durata estesa della tecnologia Flash
Prestazioni elevate ed efficienza EMC per ambienti Microsoft SQL Server EMC XtremIO,
VMware vSphere, SQL Server 2012, SQL Server 2014
10
Deduplica, riduzione dei dati e scale-out
Uno dei principali vantaggi offerti da EMC XtremIO è la deduplica integrata,
ottimizzata al 100% per le Flash drive (SSD), sempre attiva e che non richiede
configurazione, amministrazione o tuning.
Mentre le prestazioni Flash sono altamente auspicabili, il costo può essere
proibitivo. Con la tecnologia di riduzione dei dati in tempo reale di EMC XtremIO
è possibile mantenere una capacità logica che spesso supera ampiamente la
capacità fisica Flash del sistema.
Il costo effettivo di EMC XtremIO può essere inferiore a quello di un array
tradizionale per la stessa quantità di dati, caratteristica che lo rende
estremamente interessante rispetto ad altre soluzioni basate su Flash.
Grazie alla riduzione dei dati, la capacità del sistema EMC XtremIO possono
espandersi oltre lo storage fisico. La capacità logica effettiva di un X-Brick singolo
può essere notevolmente superiore alla sua capacità Flash nominale, in ambienti
che contengono informazioni altamente duplicate.
Riduzione dei dati in linea, globale e sempre attiva
In passato, le tecniche di riduzione dei dati venivano relegate a carichi di lavoro
secondari, ad esempio backup e archiviazione, perché influivano negativamente
sulle prestazioni. Al contrario, la tecnologia di riduzione dei dati di EMC XtremIO
non solo non causa perdita di prestazioni, ma accelera anche la riduzione dei dati.
La riduzione dei dati viene eseguita tra tutti i volumi logici dell'array e in tutte
le unità X-Brick presenti in un cluster. Il rapporto di riduzione dei dati risulta
estremamente ottimizzato, dal momento che il processo non è limitato a un
solo volume.
La riduzione dei dati integrata di EMC XtremIO è sempre attiva e non richiede
alcuna attività di amministrazione.
Durata estesa delle Flash drive
La riduzione dei dati di EMC XtremIO estende la durata di Flash. Riducendo i dati
in transito è possibile evitare le scritture e aumentare la resistenza Flash, dal
momento che i cicli di scrittura Flash rimangono disponibili per i dati univoci.
Miglioramento delle prestazioni dell'array
In uno storage EMC XtremIO, maggiore è la riduzione dei dati, maggiore sarà la
velocità dell'array.
La riduzione dei dati in linea di EMC XtremIO riduce i dati in tempo reale nel
percorso dati e non necessita di operazioni di post-elaborazione. In questo modo
migliorano prestazioni, coerenza, prevedibilità e vengono aggiunti meno I/O sulle
Flash drive.
Snapshot scrivibili
EMC XtremIO rende le snapshot utili per scopi che vanno oltre la protezione
dei dati, trasformandole in enabler chiave di miglioramenti significativi della
produttività grazie a:
•
Creazione del numero necessario di copie scrivibili dei volumi di
produzione con un ingombro di storage ridotto
•
Consolidamento di copie per test/sviluppo, data warehousing,
Business Intelligence e carichi di lavoro dell'applicazione
•
Gestione del ciclo di vita flessibile del database
Prestazioni elevate ed efficienza EMC per ambienti Microsoft SQL Server EMC XtremIO,
VMware vSphere, SQL Server 2012, SQL Server 2014
11
Le snapshot di EMC XtremIO equivalgono ai volumi di produzione in termini
di prestazioni, proprietà e funzionalità; ciò significa che una snapshot
di EMC XtremIO può essere considerata alla stessa stregua del volume
di produzione.
La Figura 3 mostra il funzionamento di EMC XtremIO in un ambiente che richiede
grandi quantità di dati da una snapshot scrivibile, per scopi di test/sviluppo e
Quality Assurance.
Figura 3.
Snapshot di EMC XtremIO
Le snapshot di EMC XtremIO offrono agli utenti non solo un'immagine di tipo
clone, che può essere utilizzata come piattaforma di prova, ma anche la
possibilità di ridurre i costi di creazione e conservazione di molte di tali immagini.
Ciò consente a molte applicazioni di utilizzare i dati di produzione a scopo di
sviluppo, secondo necessità, e rende disponibili i dati per esigenze di business
intelligence o Quality Assurance.
I vantaggi delle snapshot comprendono:
•
Intrinsecamente scrivibili, non di sola lettura

Integrate nei metadati
I metadati sono necessari solo per le scritture globalmente univoche.
Non sono richieste intere copie di metadati come in altre
implementazioni di snapshot.

Possibilità di utilizzo delle snapshot come volumi di produzione in
tempo reale, senza obbligo di creare una snapshot scrivibile o di
generare istanze della snapshot per l'accesso in lettura e scrittura
Prestazioni elevate ed efficienza EMC per ambienti Microsoft SQL Server EMC XtremIO,
VMware vSphere, SQL Server 2012, SQL Server 2014
12
•
•
•
Efficienza in termini di spazio e dei metadati

Le snapshot non necessitano di struttura completa dei metadati

I metadati comuni vengono condivisi tra produzione e la snapshot

Utilizzo dello spazio solo per blocchi di dati nuovi e univoci e per
i metadati associati

Deduplica e thin provisioning sempre attivi

Abilita il consolidamento in modo conveniente
Massime prestazioni, scalabilità e risparmio

Creazione immediata di una snapshot completa

Nessun impatto sulle prestazioni di sistema

Nessun sovraccarico forzato dalle copie

Nessun bloat dei metadati

Dati e metadati penalizzati al minimo dall'eliminazione
Flessibilità

Possibilità di eseguire e conservare il numero desiderato di snapshot,
in base alle esigenze

Possibilità di eseguire snapshot di snapshot a qualsiasi livello

Possibilità di realizzare qualsiasi topologia della struttura ad albero
delle snapshot, in base alle esigenze

Possibilità di rimuovere le snapshot o i volumi padre in base alle
esigenze
EMC XtremIO Management Server
EMC XtremIO Management Server (XMS) è un server dedicato standalone basato
su Linux, che viene utilizzato per monitorare l'attività di sistema di EMC XtremIO.
XMS può essere sia un server fisico che virtuale. Se viene scollegato da XMS,
l'array continua a funzionare ma non può essere configurato o monitorato.
VMware vSphere
VMware vSphere è una piattaforma di virtualizzazione completa e affidabile,
che consente di virtualizzare applicazioni business-critical con pool di risorse
dinamiche, garantendo livelli senza precedenti di flessibilità e affidabilità.
Trasforma le risorse fisiche di un computer virtualizzando la CPU, la RAM, il disco
rigido e il controller di rete. Questa trasformazione consente di creare virtual
machine perfettamente efficienti, che eseguono applicazioni e sistemi operativi
incapsulati e isolati.
VMware vSphere 5.5 è il sistema operativo per i data center virtuali VMware.
Continua a trasformare l'infrastruttura IT nell'utility più efficiente, condivisa e
on-demand, grazie all'availability integrata, alla scalabilità, ai servizi di sicurezza
per tutte le applicazioni e alla gestione automatizzata, semplice e proattiva.
vSphere 5.5 oggi consente a un computer virtuale di utilizzare più risorse
dall'hypervisor, grazie ai seguenti miglioramenti, apportati a livello di prestazioni
e scalabilità:
•
Supporto dei file di dati delle virtual machine (VMDK) per 62 TB
Prestazioni elevate ed efficienza EMC per ambienti Microsoft SQL Server EMC XtremIO,
VMware vSphere, SQL Server 2012, SQL Server 2014
13
•
Aggiornamenti di Microsoft Cluster Service (MSCS): VMware ha introdotto
una serie di funzionalità aggiuntive per supportare MSCS, tra cui:

Cluster di Microsoft Windows 2012

Policy dei percorsi Round Robin per lo storage condiviso 1

Protocollo iSCSI per lo storage condiviso

Protocollo Fibre Channel over Ethernet (FCoE) per lo storage condiviso
con riferimento all'introduzione del supporto Round Robin
•
Supporto E2E da 16 GB VMware ha introdotto il supporto FC end-to-end
da 16 GB. Sia gli HBA che i controller degli array possono essere eseguiti a
16 GB, purché lo switch FC tra l'initiator e la destinazione supporti 16 GB.
•
PDL AutoRemove: introdotta con vSphere 5.5, questa funzionalità consente
di rimuovere automaticamente un dispositivo da un host quando il
dispositivo entra in uno stato PDL.
•
Interoperabilità di vSphere Replication
•
Conservazione delle snapshot a più point-in-time di vSphere Replication
•
vSphere Flash Read Cache
EMC XtremIO offre storage di livello enterprise efficiente, che funziona nella cloud
infrastructure di VMware vSphere 5.5.
Microsoft
SQL Server
Microsoft SQL Server 2012
Microsoft SQL Server 2012 è il sistema di gestione e analisi di database di
Microsoft per le soluzioni di e-commerce, linea di business e data warehousing.
AlwaysOn
SQL Server AlwaysOn si riferisce alla soluzione completa di high availability e
disaster recovery (DR) per SQL Server 2012. AlwaysOn offre funzionalità avanzate
sia per i database specifici che per tutte le istanze, fornendo la flessibilità
necessaria per supportare varie configurazioni di high availability grazie a:
•
Istanze del cluster di failover (FCI) AlwaysOn
•
Gruppi di disponibilità AlwaysOn
Questa soluzione esplora i gruppi di disponibilità AlwaysOn, con particolare
attenzione alla funzionalità di replica a livello transazionale, che consente di
accedere alle repliche secondarie leggibili quasi in tempo reale dei database
di produzione.
Gruppi di disponibilità AlwaysOn
Con Gruppi di disponibilità AlwaysOn viene indicata una funzionalità di disaster
recovery e high-availability introdotta in SQL Server 2012, che consente agli
amministratori di ottimizzare l'availability per uno o più database utente. Le
istanze di SQL Server sono configurate in modo che un singolo database primario
o un gruppo di database primari possa disporre di un massimo di quattro copie di
database secondario che risiedono sui nodi di Windows Server Failover Clustering
(WSFC).
1
Sono state apportate molte modifiche a vSphere 5.5 per quanto riguarda il meccanismo
di blocco SCSI utilizzato da MSCS quando si verifica un failover dei servizi. Per facilitare
questa nuova policy dei percorsi, sono state implementate modifiche grazie alle quali è
irrilevante quale percorso viene utilizzato per la prenotazione SCSI; qualsiasi percorso
può annullare la prenotazione.
Prestazioni elevate ed efficienza EMC per ambienti Microsoft SQL Server EMC XtremIO,
VMware vSphere, SQL Server 2012, SQL Server 2014
14
Indici columnstore leggibili
L'indice columnstore introdotto in SQL Server 2012 fornisce prestazioni migliorate
per i tipi di query di data warehousing.
Gli indici columnstore di SQL Server 2012 non possono essere aggiornati
in modo dinamico.
Microsoft SQL Server 2014
La release di Microsoft SQL Server 2014 dispone di numerose funzionalità valide.
Engine OLTP In-Memory
Spostando le tabelle selezionate e le stored procedure in memoria, SQL Server
2014 è in grado di ridurre drasticamente il traffico di I/O e di migliorare le
prestazioni delle applicazioni OLTP.
L'engine OLTP in-memory è stato progettato per un livello elevato di concorrenza
e utilizza un meccanismo ottimistico di controllo della concorrenza, per eliminare
i ritardi delle operazioni di blocco. Le tabelle OLTP in-memory vengono copiate
nella memoria e rese permanenti mediante le scritture del log delle transazioni
su disco.
Integrazione migliorata con Windows Server 2012
SQL Server 2014 offre integrazione migliorata con Windows Server 2012:
•
Scalabilità fino a 640 processori logici e 4 TB di memoria in un
ambiente fisico
•
Scalabilità fino a 64 processori virtuali e 1 TB di memoria quando
è in funzione su una virtual machine
•
Supporto della funzionalità Spazi di archiviazione di Windows 2012 R2
per creare tiered storage pool in grado di migliorare le prestazioni
•
Utilizzo di Server Message Block (SMB) 3.0 e delle relative migliorie per
ottenere prestazioni elevate dello storage di database su file share
Con la nuova funzionalità SMB Direct, è possibile utilizzare la funzionalità
RDMA (Remote Direct Memory Access) delle schede NIC, per fornire
velocità di accesso per file share SMB simili alla velocità di accesso
per le risorse locali.
Miglioramenti a Resource Governor
Resource Governor di SQL Server 2014 fornisce una nuova funzionalità per gestire
l'utilizzo dello storage delle applicazioni I/O. Resource Governor può limitare gli I/O
fisici generati per i thread utente in un determinato pool di risorse, consentendo
di ottenere prestazioni delle applicazioni più prevedibili. Può essere utilizzato
per contenere il numero di I/O generati al limite dell'istanza di SQL Server.
Estensione del pool di buffer
L'estensione del pool di buffer fornisce integrazione completa delle unità SSD
come estensione NVRAM ad alta velocità per il pool di buffer standard dell'engine
di database, al fine di migliorare in modo significativo il throughput di I/O.
Le nuove estensioni del pool di buffer consentono di massimizzare le prestazioni
per i carichi di lavoro OLTP a intensa attività di lettura
Prestazioni elevate ed efficienza EMC per ambienti Microsoft SQL Server EMC XtremIO,
VMware vSphere, SQL Server 2012, SQL Server 2014
15
Miglioramenti a Gruppi di disponibilità AlwaysOn
La funzionalità Gruppi di disponibilità AlwaysOn di SQL Server 2014 è stata
potenziata con il supporto per repliche secondarie aggiuntive e con l'integrazione
di Windows Azure.
Le repliche secondarie leggibili in SQL Server 2014 sono disponibili per i carichi
di lavoro in sola lettura, anche quando la replica principale non è disponibile.
Indici columnstore aggiornabili
Gli indici columnstore in SQL Server 2014 possono essere aggiornati. È possibile
eseguire gli aggiornamenti nella tabella sottostante senza prima disattivare
l'indice columnstore. Un indice columnstore di SQL Server 2014 deve utilizzare
tutte le colonne nella tabella e non può essere combinato con altri indici.
Prestazioni elevate ed efficienza EMC per ambienti Microsoft SQL Server EMC XtremIO,
VMware vSphere, SQL Server 2012, SQL Server 2014
16
Architettura della soluzione
Panoramica
Questa sezione descrive l'architettura della soluzione.
La soluzione offre un rapporto ottimale tra costo e prestazioni per gli ambienti
di applicazioni mission-critical di Microsoft SQL Server. I database di SQL Server
2012 e 2014 sono implementati come database virtualizzati su uno storage array
EMC XtremIO costituito da due X-Brick. Sono presenti anche istanze di SQL Server
virtualizzate di test/sviluppo nell'ambiente che accede alle snapshot
EMC XtremIO del database di produzione, per scopi di test e sviluppo.
Diagramma
dell'architettura
La Figura 4 mostra l'architettura logica della soluzione.
Figura 4.
Architettura della soluzione
L'architettura è costituita da:
•
Livello di storage: comprende due X-Brick in un unico cluster di EMC XtremIO
(12U, versione 2.4 di EMC XtremIO) con 14,94 TB di capacità fisica utilizzabile.
•
Livello di database SQL Server: comprende sia SQL Server 2012 che
SQL Server 2014 come server di produzione. SQL Server 2012 dispone di
sei database e un totale di circa 7 TB di dati. SQL Server 2014 dispone di tre
database e un totale di circa 4 TB di dati. È possibile eseguire il mount delle
snapshot su uno qualsiasi dei mount host in qualunque momento, in base
alle esigenze.
Prestazioni elevate ed efficienza EMC per ambienti Microsoft SQL Server EMC XtremIO,
VMware vSphere, SQL Server 2012, SQL Server 2014
17
•
Livello di rete: comprende due switch IP e due switch SAN di classe
director, che abbiamo 2 configurato per produrre una larghezza di banda
attiva di 108 GB/s. Gli switch SAN sono progettati per l'implementazione
in reti di storage che supportano data center virtualizzati e cloud di livello
enterprise.
•
Livello dei server fisici e livello di virtualizzazione: comprende tre server
che utilizzano un totale di 120 core di processore Intel E7 con processori
da 2,9 GHz e 2 TB complessivi di RAM. Il server rack consente un approccio
virtualizzato, consolidato e ad alte prestazioni all'infrastruttura di
Microsoft SQL Server, che si traduce in flessibilità di implementazione
senza la necessità di modificare le applicazioni.
I server sono installati con vSphere 5.5 e sono configurati come cluster
VMware ESXi. Il cluster è composto da due virtual machine SQL Server di
produzione di classe enterprise (SQL Server 2012 e SQL Server 2014).
Sono presenti anche tre ulteriori SQL Server standalone: due virtual
machine SQL Server 2012 e una virtual machine SQL Server 2014.
Ogni virtual machine è configurata con 16 vCPU e 32 GB di RAM.
Abbiamo esaminato le prestazioni eseguendo carichi di lavoro OLTP sui database
dei suddetti SQL Server.
Risorse
hardware
La Tabella 2 elenca le risorse hardware utilizzate nella soluzione.
Tabella 2.
Risorse hardware
Hardware
Quantità
Configurazione
Storage array
1
EMC XtremIO costituito da due X-Brick
Server
3
20 core, processori da 2,9 GHz, 512 GB di RAM e:
• 2 schede NIC Ethernet (GbE) a quattro porte da
1 Gb/s
• 2 schede NIC da 10 GbE
• 2 HBA a due porte FC da 8 Gb
Risorse
software
Switch LAN
2
10 GbE, 32 porte senza blocchi
Switch SAN
2
Switch di classe director FC con 6 blade
La Tabella 3 contiene un elenco delle risorse software utilizzate in
questa soluzione.
Tabella 3.
Risorse software
Software
Versione
Note
EMC XtremIO
2.2.4
Storage All-Flash
VMware vSphere
5.5
Hypervisor contenente tutte
le virtual machine
VMware vCenter
5.5
Gestione di vSphere
Microsoft Windows 2012
R2
Sistema operativo per
database server
2
In questo white paper, la prima persona plurale si riferisce al team di engineering
EMC che ha convalidato la soluzione.
Prestazioni elevate ed efficienza EMC per ambienti Microsoft SQL Server EMC XtremIO,
VMware vSphere, SQL Server 2012, SQL Server 2014
18
Software
Versione
Note
Microsoft SQL Server 2012
SP1 Enterprise
Edition
Database
Microsoft SQL Server 2014
RTM Enterprise
Edition
Database
Microsoft BenchCraft TPC-E
Toolkit
1.12.0-1026
Benchmark TPC-E e strumento
per carichi di lavoro OLTP
Prestazioni elevate ed efficienza EMC per ambienti Microsoft SQL Server EMC XtremIO,
VMware vSphere, SQL Server 2012, SQL Server 2014
19
Livello di storage: EMC XtremIO
Panoramica
EMC XtremIO utilizza la progettazione scale-out multi-controller e il fabric RDMA
per conservare tutti i metadati nella memoria.
Ciò rende gli array EMC XtremIO resistenti alle variazioni dei carichi di lavoro,
indipendentemente dalle dimensioni delle LUN, dai modelli di accesso
(casuale o sequenziale) o dall'eventuale presenza di una posizione di riferimento.
Le prestazioni sono sempre coerenti e prevedibili.
La necessità di un'accurata e scrupolosa progettazione di storage per ottimizzare
le prestazioni non è più necessaria. Ad esempio, i carichi di lavoro del database
tempdb possono coesistere nella stessa LUN con relativi log delle transazioni,
che prevedono operazioni di scrittura intensive, con prestazioni sempre
eccellenti. Con thin provisioning integrato, lo storage viene allocato solo quando
necessario. Ciò consente ai DBA di creare LUN di dimensioni maggiori per far
fronte alla crescita futura o imprevista dei database, evitando lo spreco di spazio
fisico sullo storage.
Ma, soprattutto, le operazioni con grandi quantità di metadati quali la riduzione
dei dati in linea, le allocazioni di thin provisioning e le operazioni di copia interne
dell'array sono eseguite interamente nella memoria, immediatamente e senza
alcun impatto sulle operazioni di I/O.
Progettazione
dello storage
Considerazioni sulla progettazione dello storage dei database
Le prestazioni sono il primo aspetto da considerare nella progettazione dello
storage di database di tier 1, ma nelle progettazioni tradizionali di storage
garantire adeguate prestazioni implica complessità e costi elevati.
La progettazione dello storage di database solitamente richiede spazio libero a
tutti i livelli dello stack di storage, dallo spazio per i dati effettivi dei database allo
spazio allocato per i file di dati e i file di log.
Se un database esaurisce lo spazio dei file di dati, l'istanza di database non
è in grado di eseguire il commit delle nuove transazioni ed è richiesto un
intervento manuale immediato per evitare blocco del database e perdita di dati.
È fondamentale che la linea di business non sia compromessa. Se è abilitata
l'estensione automatica del file di database, SQL Server assegna
automaticamente porzioni aggiuntive di storage su disco per evitare il problema,
ma in genere tale operazione influisce sulle prestazioni del database e, se
utilizzata in modo indiscriminato, rischia di provocare la frammentazione ripetuta
dei file di dati sui dischi, che può ulteriormente influire sulle prestazioni.
Le best practice EMC e Microsoft SQL Server consigliano di configurare i file di
dati di SQL Server con dimensioni dal 10 al 20 per cento maggiori rispetto alle
dimensioni attuali o previste del database. Eseguire questa operazione richiede
spazio libero a livello di volume NTFS e, di conseguenza, lo spazio di storage
sottostante viene bloccato finché è necessario, senza valore percepibile. Una
finestra di manutenzione e un intervento manuale sono necessari se il volume
NTFS necessita di espansione.
È difficile bilanciare la quantità di spazio libero su disco da allocare in fase di
progettazione, poiché si tratta di spazio che non avrà un utilizzo immediato
rispetto alla quantità di spazio libero subito disponibile per la crescita dei dati.
Prestazioni elevate ed efficienza EMC per ambienti Microsoft SQL Server EMC XtremIO,
VMware vSphere, SQL Server 2012, SQL Server 2014
20
La Figura 5 mostra un esempio di spazio utilizzato in modo inefficiente in un
database da 1 TB. Questo problema si verifica spesso negli ambienti di database,
con più database e file di log su numerose istanze di SQL Server, con un aggravio
dei costi e un peggioramento delle complessità di gestione.
Figura 5.
Pianificazione del consumo della capacità di storage tradizionale
In questo esempio è disponibile 1 TB di dati, ma sono necessari almeno 1,58 TB
dello spazio di storage allocato in base alle best practice per la pianificazione di
storage tradizionali. È evidente che siamo di fronte a uno spreco del 58% circa
dell'allocazione dello storage fisico, al fine di disporre di spazio libero.
La Figura 6 mostra il modo in cui un database da 1 TB può utilizzare facilmente
meno di 1 TB dell'allocazione di storage fisico su EMC XtremIO e soddisfare
comunque i requisiti di spazio logico libero per la pianificazione dello storage.
Figura 6.
Pianificazione del consumo della capacità di storage di EMC XtremIO
Con EMC XtremIO, se si utilizza il thin provisioning (allocazione on-demand) e la
deduplica, un database da 1 TB richiede meno di 1 TB di spazio fisico allocato.
Le complessità operative possono essere eliminate allocando quanto più spazio
di LUN, di file system virtuale e quindi di volumi NTFS possibile, come richiesto
dall'inizio, poiché lo storage è allocato solo on-demand.
Prestazioni elevate ed efficienza EMC per ambienti Microsoft SQL Server EMC XtremIO,
VMware vSphere, SQL Server 2012, SQL Server 2014
21
Dettagli di progettazione dello storage
Per questa soluzione, EMC XtremIO è implementato in un cluster da due X-Brick
configurato per impostazione predefinita con EMC XtremIO XDP, al fine di fornire
una capacità fisica di 14,94 TB, come illustrato nella Figura 7.
Figura 7.
Riquadro relativo allo storage del dashboard di EMC XtremIO Storage
Management Application
Con EMC XtremIO, gli I/O casuali e gli I/O sequenziali generati dal database
vengono gestiti allo stesso modo, poiché i dati sono randomizzati e distribuiti
in modo equilibrato nell'intero array. La progettazione di storage per il database
Microsoft SQL Server può essere semplificata rispetto alle tecniche tradizionali
di provisioning.
Per questa soluzione le dimensioni del volume sono standardizzate, per
la massima semplicità di implementazione, come illustrato nella Tabella 4.
Sfruttando i vantaggi offerti dal thin provisioning, l'allocazione dei volumi di
dimensioni maggiori non spreca storage fisico e lascia spazio per la crescita.
Tabella 4.
Progettazione dello storage di Microsoft SQL Server su EMC XtremIO
Nome volume
Scopo volume
Dimensioni LUN
SQL_OS
Volume di installazione del sistema operativo
Microsoft Windows 2012 R2 e del software
SQL Server; viene utilizzato per più virtual
machine come VMDK nello stesso datastore
1 TB
SQL_DB
Volumi dei file di dati del database
Microsoft SQL Server
2 TB
SQL_log
Volumi del file di log dei database
Microsoft SQL Server
500 GB
Tempdb
Volumi tempdb di Microsoft SQL Server
1 TB
Prestazioni elevate ed efficienza EMC per ambienti Microsoft SQL Server EMC XtremIO,
VMware vSphere, SQL Server 2012, SQL Server 2014
22
Per i database di produzione, i volumi sono creati e presentati alla virtual
machine per essere utilizzati con le virtual machine di Microsoft SQL Server,
come illustrato nella Tabella 5.
Tabella 5.
Assegnazione di volume/LUN per il database OLTP
Controllo
Dimensioni volume
Tipo volume
OS
120 GB
VMDK sul volume di LUN/VMFS, OS
Installazione di
SQL Server e database
dei sistemi
120 GB
VMDK sul volume di LUN/VMFS, OS
Dati di SQL Server
2 TB
VMDK o RDM
Log di SQL Server
500 GB
VMDK o RDM
Tempdb
1 TB
VMDK o RDM
Nota: le prestazioni e la disponibilità dei volumi VMDK o RDM sono molto simili,
pertanto qualsiasi scelta è ragionevole, in base ai diversi requisiti di progettazione.
Alcune tecnologie, come Windows Failover Clustering, richiedono RDM quando
eseguono il clustering nella virtual machine, al fine di supportare le prenotazioni SCSI-3.
Prestazioni elevate ed efficienza EMC per ambienti Microsoft SQL Server EMC XtremIO,
VMware vSphere, SQL Server 2012, SQL Server 2014
23
Progettazione dei database Microsoft SQL Server
Panoramica
In questa soluzione, due istanze virtualizzate con database transazionali OLTP
(uno su Microsoft SQL Server 2012 e uno su Microsoft SQL Server 2014) sono
state create su un cluster high availability (HA) di vSphere.
Progettazione
dello storage del
database OLTP
Come mostra la Tabella 5 a pagina 23, abbiamo utilizzato sei volumi di database
da 2 TB per archiviare i file di database rilevanti, inclusi i file di dati, i file di log
delle transazioni e i file temporanei per i database SQL Server 2012. Abbiamo
utilizzato tre volumi di database da 2 TB per archiviare i file rilevanti per i
database SQL Server 2014.
Profilo del
database OLTP
Nella Tabella 6 è riportato il profilo del database OLTP per la soluzione.
Tabella 6.
Profilo di database per il database OLTP
Proprietà
SQL Server 2012
SQL Server 2014
Tipo di database
OLTP (transazionale)
OLTP (transazionale)
Dimensione
database
Totale: 5 TB
Totale: 2,25 TB
Database Microsoft
SQL Server
1 x 2 TB, 1 x 1 TB, 1 x 750 GB,
2 x 500 GB, 1 x 250 GB
1 x 1 TB, 1 x 750 GB, 1 x 500 GB
Memoria per
SQL Server
32 GB
32 GB
Profilo del carico
di lavoro
Carico di lavoro OLTP simulato
da Microsoft BenchCraft
Carico di lavoro OLTP simulato
da Microsoft BenchCraft
Rapporto lettura/scrittura
90/10
Rapporto lettura/scrittura 90/10
8 KB
8 KB
Dimensioni medie
block di dati
Progettazione del
database OLTP
Nella Tabella 7 e nella Tabella 8 sono riportati i dettagli effettivi della
progettazione LUN del database OLTP per la soluzione.
Tabella 7.
Dettagli effettivi della progettazione LUN del database OLTP per
SQL Server 2012
Dettagli
Database
Nome database
DB_01
DB_02
DB_03
DB_04
DB_05
DB_06
Tempdb
Dimensioni effettive
database
750 GB
500 GB
1 TB
2 TB
250 GB
1 TB
400 GB
Dimensioni LUN
2 TB
2 TB
2 TB
2 x 2 TB
2 TB
2 TB
1 TB
Dimensioni effettive log
350 GB
250 GB
320 GB
360 GB
175 GB
320 GB
80 GB
Dimensioni LUN di log
500 GB
500 GB
500 GB
500 GB
500 GB
500 GB
n/d
Dimensioni totali dati e log
7,2 TB
Dimensioni totali LUN
16 TB
Prestazioni elevate ed efficienza EMC per ambienti Microsoft SQL Server EMC XtremIO,
VMware vSphere, SQL Server 2012, SQL Server 2014
24
Tabella 8.
Dettagli effettivi della progettazione LUN del database OLTP per
SQL Server 2014
Dettagli
Database
Nome database
DB_01
DB_02
DB_03
Tempdb
Dimensioni effettive database
750 GB
500 GB
1 TB
400 GB
Dimensioni LUN
2 TB
2 TB
2 TB
1 TB
Dimensioni effettive log
350 GB
250 GB
320 GB
80 GB
Dimensioni LUN di log
500 GB
500 GB
500 GB
n/d
Dimensioni totali dati e log
3,7 TB
Dimensioni totali LUN
8,5 TB
Nota: Questa progettazione è basata sul carico di lavoro del test. In un ambiente di
produzione, le dimensioni dei database, in particolare dei file log e tempdb, possono
variare a seconda del tipo di transazioni e di query in esecuzione su tali database.
Prestazioni elevate ed efficienza EMC per ambienti Microsoft SQL Server EMC XtremIO,
VMware vSphere, SQL Server 2012, SQL Server 2014
25
Livello di rete
Panoramica
Questa sezione fornisce i dettagli di rete utilizzati in questa soluzione per la
configurazione di rete IP, SAN e delle reti di ESXi Server. Se si implementa una
soluzione di database virtualizzata come Microsoft SQL Server, EMC consiglia di
verificare la ridondanza sia di elaborazione che di rete a tutti i livelli quando si
progetta la fault tolerance di rete.
Best practice
per la rete SAN
EMC consiglia di rispettare le seguenti best practice per la rete SAN:
Best practice
per la rete IP
Best practice
per la rete
Vmware vSphere
•
Utilizzare porte HBA e switch Fibre Channel da 8 Gb/s.
•
Utilizzare più HBA negli ESXi Server e almeno due switch SAN per fornire
percorsi multipli ridondanti tra il server e il cluster XtremIO.
•
Eseguire lo zoning di ogni porta FC dai database server a tutte le porte sugli
X-brick XtremIO, per fornire high availability ed elevate prestazioni.
EMC consiglia di rispettare le seguenti best practice per la rete IP:
•
Utilizzare più switch e schede di rete per la ridondanza di rete.
•
Utilizzare 10 GbE per la connessione di rete, se disponibile.
•
Utilizzare le LAN virtuali (VLAN) per raggruppare in modo logico i dispositivi
che si trovano su segmenti di rete o sottoreti differenti.
•
Abilitare e configurare frame Jumbo 3 su tutto lo stack virtuale e fisico per
le reti da 10 GbE.
Il networking in ambienti virtuali richiede ulteriori considerazioni per la
segmentazione del traffico, l'availability e il throughput, in aggiunta al
rispetto delle best practice applicabili a un ambiente fisico.
Questa soluzione è stata progettata per gestire in modo efficiente più reti e
la ridondanza delle schede di rete sugli host ESXi. Di seguito sono riportate
le principali linee guida delle best practice:
•
Separare il traffico dell'infrastruttura da quello delle virtual machine per
garantire sicurezza e isolamento.
•
Utilizzare la famiglia VMXNET3 di schede di rete paravirtualizzate.
•
Aggregare le schede di rete fisiche per garantire ridondanza e prestazioni di
rete; utilizzare, ad esempio, coppie di schede NIC fisiche per server/vSwitch
ed eseguire l'uplink di ciascuna scheda NIC fisica a switch fisici separati.
Per ulteriori informazioni sul networking con vSphere, seguire le istruzioni
riportate in VMware vSphere Networking.
3
Le dimensioni MTU (Maximum Transmission Unit) superiori a 1.500 byte vengono
definite frame Jumbo. I frame Jumbo richiedono Gigabit Ethernet nell'intera infrastruttura
di rete, inclusi server, switch e database server.
Prestazioni elevate ed efficienza EMC per ambienti Microsoft SQL Server EMC XtremIO,
VMware vSphere, SQL Server 2012, SQL Server 2014
26
Livello dei server fisici e livello di virtualizzazione
Panoramica
La scelta della piattaforma server per un'infrastruttura virtualizzata si basa
sia sulla supportabilità di piattaforma che sui requisiti tecnici dell'ambiente.
Negli ambienti di produzione, è fondamentale che i server utilizzati abbiano:
•
Memoria e processori sufficienti per supportare il numero e i carichi
di lavoro richiesti delle virtual machine.
•
Connettività sufficiente, sia Ethernet che FC, per garantire connettività
ridondante agli switch della rete di storage e IP.
•
Capacità sufficiente per resistere a un guasto del server e supportare
il failover delle virtual machine.
In questo ambiente di test, tre server fisici che eseguono vSphere ESXi 5.5 sono
configurati come un cluster HA di vSphere. Sul cluster vSphere vengono create
cinque virtual machine, due delle quali sono configurate per creare virtual
machine di database Microsoft SQL Server virtualizzati. Le altre tre virtual
machine vengono create come istanze di test/sviluppo, che possono essere
utilizzate per eseguire il mount delle snapshot per la ridestinazione
(test/sviluppo).
Risorse di
elaborazione
e di storage
EMC consiglia di implementare le seguenti best practice per le risorse di
elaborazione VMware, come spiegato nella Microsoft SQL Server Databases
on VMware Best Practices Guide:
•
Sugli ESXi Server utilizzare l'architettura informatica NUMA (Non-Uniform
Memory Access), che consente l'accesso alla memoria situata più vicino
a un particolare processore con un ritardo minore rispetto alla memoria
situata a distanza maggiore da tale processore.
•
Allocare la vRAM in una virtual machine, in modo che sia inferiore o pari
alla memoria locale a cui abbia accesso il nodo NUMA (processore).
•
Installare VMware Tools, che include varie utility che aumentano
le prestazioni del sistema operativo guest della macchina virtuale
e migliorano la gestione della macchina virtuale.
•
Configurare le prenotazioni di memoria delle virtual machine in modo che
siano almeno delle stesse dimensioni dell'overhead del sistema operativo
e di Microsoft SQL Server.
•
Microsoft SQL Server supporta solo RDM per il clustering; utilizzare quindi
RDM in virtual machine ESXi per i file di database e i log file per cui deve
essere eseguito il failover in un clustering MSCS.
•
Configurare controller SCSI paravirtualizzati (PVSCSI) multipli per i volumi di
database. L'utilizzo di più controller SCSI virtuali consente l'esecuzione di
diverse operazioni di I/O parallele all'interno del sistema operativo guest.
Prestazioni elevate ed efficienza EMC per ambienti Microsoft SQL Server EMC XtremIO,
VMware vSphere, SQL Server 2012, SQL Server 2014
27
Virtualizzazione
della rete
Su ciascun ESXi Server abbiamo creato due vSwitch standard con una
configurazione comune, come riportato nella Tabella 9.
Tabella 9.
Configurazione vSwitch
Nome
Obiettivo
vSwitch0
Gestione e traffico pubblico delle virtual machine
vSwitch1
Configurazione con fault tolerance per l'interconnessione del cluster
Microsoft SQL Server
A ogni virtual machine sono state assegnate due schede vNIC (da 1 GbE e da
10 GbE), utilizzando il driver a prestazioni elevate VMXNET3. La scheda vNIC da
1 GbE è stata mappata su vSwitch0 per fornire il traffico pubblico. La scheda vNIC
da 10 GbE è stata mappata su vSwitch1 per fornire il traffico di interconnessione
di Microsoft SQL Server.
Prestazioni elevate ed efficienza EMC per ambienti Microsoft SQL Server EMC XtremIO,
VMware vSphere, SQL Server 2012, SQL Server 2014
28
Considerazioni sulla progettazione
Panoramica
EMC XtremIO consente di eseguire carichi di I/O estremamente elevati su un
unico sistema di storage. Grazie all'architettura bilanciata di EMC XtremIO,
associata alle prestazioni, alla riduzione dei dati in linea e allo storage con
provisioning virtuale, molte procedure di configurazione e tuning che uno
storage array tradizionale richiede non sono più necessarie.
Per trarre il massimo beneficio dal throughput elevato che lo storage di
EMC XtremIO assicura, l'intero stack di connettività deve essere configurato
correttamente. Ciò consente di ottenere prestazioni elevate: dall'ottimizzazione
della profondità di coda sugli host al numero di percorsi FC disponibili da
considerare per poter inviare un numero sufficiente di I/O al sistema
EMC XtremIO.
Best practice per
la configurazione
di EMC XtremIO
Configurazione degli switch Fibre Channel
Per un cluster di EMC XtremIO a X-Brick doppio un host può avere fino a otto
percorsi per dispositivo. La Figura 8 mostra gli schemi logici di connessione
per otto percorsi.
Figura 8.
Configurazione degli switch FC di EMC XtremIO a X-Brick doppio
Nota: è possibile utilizzare la gestione dei percorsi EMC VSI (Virtual Storage Integrator)
per configurare la gestione dei percorsi tra piattaforme EMC, compresa la piattaforma
EMC XtremIO. Per ulteriori informazioni sull'uso del plug-in di VMware vSphere Client,
consultare la EMC VSI Path Management Product Guide.
Configurazione del server
Per l'ottimizzazione delle prestazioni a livelli estremi, gli host che accedono allo
storage array EMC XtremIO devono essere configurati per abilitare throughput di
I/O più elevati di quelli consentiti dalle impostazioni predefinite.
Configurazione di UCS server
La maggior parte delle impostazioni predefinite del throttle HBA del server non
sono ottimizzate per il throughput elevato che un array Flash fornisce. È quindi
importante scegliere il valore massimo dell'impostazione per il server, in modo
che il throttle di I/O non risulti limitato.
Prestazioni elevate ed efficienza EMC per ambienti Microsoft SQL Server EMC XtremIO,
VMware vSphere, SQL Server 2012, SQL Server 2014
29
Per effettuare la regolazione del throttle di I/O dell'HBA di Cisco UCS, attenersi
alla procedura indicata di seguito:
1.
Nel menu di navigazione di UCSM, scegliere Inventory da Server.
2.
Selezionare Cisco VIC Adapters.
3.
Passare a vHBA Properties.
4.
Impostare I/O Throttle Count su "1024", come illustrato nella Figura 9.
Figura 9.
Modifica del valore in I/O Throttle Count per il Cisco UCS Server
Configurazione di ESX server
Per configurare in modo ottimale l'host ESX per lo storage di EMC XtremIO
(per vSphere 5.5), procedere come descritto di seguito:
1.
In vSphere, modificare la profondità della coda HBA tramite l'interfaccia a
riga di comando (CLI) di ESX. L'impostazione per la profondità della coda
controlla la quantità di richieste di I/O in sospeso per un singolo percorso.
Per un funzionamento ottimale con lo storage di EMC XtremIO, seguire i
consigli del vendor dell'HBA e del vendor del server. Come regola generale,
è consigliabile impostare la profondità della coda alle dimensioni
massime consentite dal produttore dell'HBA (ad esempio, 256).
Nota: per ulteriori informazioni sulla regolazione della profondità della coda
HBA con ESX, fare riferimento al documento dal titolo VMware KB article 1267
reperibile sul sito web di VMware.
2.
Impostare i parametri SchedQuantum ( a 64) e DiskMaxIOSize (a 4096):
esxcfg-advcfg -s 64 /Disk/SchedQuantum
esxcfg-advcfg -s 4096 /Disk/DiskMaxIOSize
3.
Ottenere l'NAA per le LUN EMC XtremIO presentate all'host ESX
e individuare l'NAA del volume EMC XtremIO:
esxcli storage nmp path list | grep XtremIO -B1
Prestazioni elevate ed efficienza EMC per ambienti Microsoft SQL Server EMC XtremIO,
VMware vSphere, SQL Server 2012, SQL Server 2014
30
4.
Eseguire il comando seguente per impostare il parametro
SchedNumReqOutstanding per il dispositivo al valore massimo (256):
esxcli storage core device set -d naa.xxx -O 256
Configurazione del multipathing nativo di vSphere
EMC XtremIO supporta la tecnologia NMP (Native Multipathing) per VMware
vSphere. Per ottenere le migliori prestazioni, EMC consiglia di configurare il
multipathing nativo di vSphere per i volumi di EMC XtremIO come indicato
di seguito:
1.
Impostare la policy di selezione del percorso Round Robin nativo sui
volumi EMC XtremIO presentati all'host ESXi.
2.
Impostare la frequenza del passaggio del percorso vSphere NMP Round
Robin ai volumi EMC XtremIO dal valore predefinito (1.000 pacchetti I/O)
a 1.
Queste impostazioni garantiscono una distribuzione e una disponibilità ottimali
del carico tra i percorsi di I/O allo storage EMC XtremIO.
Nota: utilizzare la riga di comando ESX per regolare la frequenza del passaggio del
percorso vSphere NMP Round Robin.
Per impostare la configurazione vSphere NMP Round Robin, utilizzare una
delle seguenti opzioni:
•
Per volume, utilizzando vSphere Client per ogni host in cui il volume
è presentato
•
Per volume, utilizzando la riga di comando ESX per ogni host in cui
il volume è presentato
•
Per host per tutti i volumi EMC XtremIO, presentati all'host utilizzando
la riga di comando ESX
Se EMC PowerPath®/VE viene utilizzato per ESXi, PowerPath/VE gestisce
i dispositivi EMC XtremIO come generici. L'abilitazione del supporto LAM
(Loadable Array Module) generico consente a PowerPath/VE di riconoscere e
gestire i dispositivi EMC XtremIO. Per la configurazione NMP Round Robin è anche
possibile utilizzare EMC VSI per EMC XtremIO.
Abilitazione della gestione dei percorsi Round Robin nell'interfaccia grafica
di vCenter
In ogni virtual machine, le LUN per lo storage dei database sono state aggiunte
dall'array EMC XtremIO come RDM e distribuite su quattro controller PVSCSI per
bilanciare gli I/O. Le LUN per le installazioni software di SQL Server e del sistema
operativo sono configurate come VMDK, in modo che le LUN di storage a bassa
intensità di I/O possano condividere lo stesso volume su EMC XtremIO.
Prestazioni elevate ed efficienza EMC per ambienti Microsoft SQL Server EMC XtremIO,
VMware vSphere, SQL Server 2012, SQL Server 2014
31
Le LUN di database ad alta intensità di I/O devono essere configurate come
Round Robin (VMware) nella gestione dei percorsi, come illustrato nella Figura 10,
se non sono gestiti da PowerPath.
Figura 10.
Configurazione della gestione dei percorsi degli storage device
Prestazioni elevate ed efficienza EMC per ambienti Microsoft SQL Server EMC XtremIO,
VMware vSphere, SQL Server 2012, SQL Server 2014
32
Test delle prestazioni e convalida
Panoramica
Lo scopo del test non è di mostrare punteggi grezzi elevati delle prestazioni di
ogni operazione di elaborazione, switch o elemento di storage della soluzione.
L'obiettivo è quello di mostrare, mediante dimensionamento, che i carichi di
lavoro aziendali possono essere agevolmente gestiti da EMC XtremIO mentre tutti
gli elementi, incluso lo storage, rimangono all'interno di un range ottimale, ovvero
in un'area di utilizzo con latenze adeguate e sostenibile per i carichi di lavoro
di produzione.
I carichi di lavoro OLTP sono stati generati utilizzando un toolkit per i partner
Microsoft che crea un carico di lavoro di tipo TPC-E. Questo strumento, basato
sul toolkit BenchCraft TPC-E, è stato utilizzato per simulare carichi di lavoro
OLTP realistici per la soluzione.
Le metriche delle prestazioni degli I/O di sistema (IOPS, transazioni al secondo
o TPS e latenza) sono state raccolte ai livelli server/database e storage.
Tutti i test sono stati eseguiti su un sistema EMC XtremIO correttamente
configurato.
Note sui risultati
I risultati del test dipendono in larga misura dal carico di lavoro, dai requisiti
specifici delle applicazioni, dalla progettazione e dall'implementazione del
sistema. Le prestazioni di sistema relative variano in base a questi e ad altri
fattori. Questo carico di lavoro non deve pertanto essere utilizzato in sostituzione
del benchmark dell'applicazione specifico del cliente per adottare decisioni di
valutazione del prodotto e/o di capacity planning critica.
Tutti i dati sulle prestazioni contenuti in questo report sono stati ottenuti in un
ambiente rigorosamente controllato. I risultati ottenuti in altri ambienti operativi
potrebbero variare in modo significativo.
EMC non sostiene né garantisce che gli utenti otterranno o possano ottenere
prestazioni equivalenti a quelle espresse in transazioni al minuto.
Nota: per i database è stata descritta e utilizzata all'interno dei risultati del test la
metrica TPS (transazioni al secondo). Poiché le transazioni differiscono notevolmente
in base agli ambienti di database, le cifre indicate devono essere utilizzate solo come
riferimento e per scopi comparativi nell'ambito dei risultati del test.
Obiettivi del test
Gli obiettivi complessivi del test consistevano nel dimostrare:
•
Le prestazioni elevate raggiunte quando i database Microsoft SQL Server
virtualizzati venivano eseguiti su EMC XtremIO.
•
In che modo EMC XtremIO ha notevolmente semplificato le operazioni di
storage per Microsoft SQL Server.
•
La capacità dello storage array di sostenere IOPS per carichi di lavoro OLTP
sul database di Microsoft SQL Server.
•
Il risparmio significativo di spazio di storage realizzato con la riduzione dei
dati in linea di EMC XtremIO, quando le snapshot dei volumi di produzione
vengono utilizzate per la ridestinazione (test/sviluppo, backup, BI e così
via) all'interno degli ambienti.
Prestazioni elevate ed efficienza EMC per ambienti Microsoft SQL Server EMC XtremIO,
VMware vSphere, SQL Server 2012, SQL Server 2014
33
Scenari di test
Gli scenari riportati sono stati testati e sono descritti in maggior dettaglio nelle
sezioni seguenti:
•
Test delle prestazioni con carichi di lavoro OLTP
•
Test delle prestazioni di sistema con le snapshot di EMC XtremIO
Abbiamo anche completato un'analisi della riduzione dei dati di XtremIO
nell'ambiente SQL Server di questa soluzione.
Test delle
prestazioni
con carichi di
lavoro OLTP
Il test è stato utilizzato per misurare le prestazioni dell'intero ambiente con
carichi di lavoro di database sia di SQL Server 2012 che di SQL Server 2014.
Il test ha anche dimostrato il modo in cui un sistema EMC XtremIO gestisce i
carichi di lavoro di database in crescita, mantenendo prestazioni stabili.
Metodologia dei test
Microsoft BenchCraft è stato utilizzato per generare il carico di lavoro OLTP
e un numero elevato di I/O casuali fisici da una piattaforma di database.
Abbiamo eseguito un numero fisso di utenti simultanei per ogni database, con
lo stesso set di query OLTP, contemporaneamente su tutti i database SQL Server
nell'ambiente, quindi abbiamo misurato le statistiche delle prestazioni. Durante
il test, il numero di utenti simultanei era controllato, in modo da poter generare
un determinato livello di IOPS.
Procedura dei test
Il test è iniziato con un singolo carico di lavoro del database. Lo abbiamo eseguito
per un determinato periodo di tempo, per stabilizzare il carico di lavoro, quindi
abbiamo aggiunto un altro carico di lavoro del database mentre il carico di lavoro
precedente era ancora in esecuzione. Ciascun carico di lavoro del database ha
continuato a generare IOPS sul sistema di storage EMC XtremIO, ma sull'host non
è stato rilevato alcun aumento della latenza di I/O.
Abbiamo iniziato il test con i carichi completi indicati nella Tabella 10, che sono
stati eseguiti consecutivamente, per verificare le differenze tra SQL Server 2012
e SQL Server 2014 (sequenza del carico di lavoro compresa tra il primo e il sesto
passaggio). Su SQL Server 2012 sono stati eseguiti carichi di lavoro aggiuntivi per
ottenere un carico di lavoro del sistema completo.
Tabella 10.
Sequenza di carico di lavoro del test per il carico completo del sistema
Sequenza del
carico di lavoro
Nome
database
Dimensione
database
SQL Server
Carico di lavoro
(n. Di utenti/velocità
di transazione max)
Primo
DB_01
750 GB
SQL Server 2014
10/200
Secondo
DB_01
750 GB
SQL Server 2012
10/200
Terzo
DB_02
500 GB
SQL Server 2014
15/200
Quarto
DB_02
500 GB
SQL Server 2012
15/200
Quinto
DB_03
1 TB
SQL Server 2014
20/200
Sesto
DB_03
1 TB
SQL Server 2012
20/200
Settimo
DB_04
2 TB
SQL Server 2012
5/200
Prestazioni elevate ed efficienza EMC per ambienti Microsoft SQL Server EMC XtremIO,
VMware vSphere, SQL Server 2012, SQL Server 2014
34
Sequenza del
carico di lavoro
Nome
database
Dimensione
database
SQL Server
Carico di lavoro
(n. Di utenti/velocità
di transazione max)
Ottavo
DB_05
250 TB
SQL Server 2012
5/200
Nono
DB_06
1 TB
SQL Server 2012
5/200
Risultati del test
Come illustrato nella Figura 11, l'array EMC XtremIO è altamente scalabile con
carichi di lavoro simultanei multipli del database di classe enterprise SQL Server.
In generale, la latenza media è rimasta bassa per l'array EMC XtremIO, anche
quando i carichi di lavoro aggiuntivi del database SQL Server hanno generato un
maggior numero di I/O nel sistema. L'intero sistema ha generato oltre 4.200 TPS,
con un totale di 200.000 IOPS, quando tutti e nove i carichi di lavoro dei database
sono stati completamente caricati, mentre la latenza dell'array è rimasta inferiore
a 1 ms per il sistema EMC XtremIO. La latenza media dei dischi host oscillava tra
meno di 1 ms e meno di 2,5 ms.
Figura 11.
Test di scalabilità EMC XtremIO/SQL Server
Prestazioni elevate ed efficienza EMC per ambienti Microsoft SQL Server EMC XtremIO,
VMware vSphere, SQL Server 2012, SQL Server 2014
35
Prestazioni del sistema EMC XtremIO
Quando abbiamo eseguito sul sistema il carico completo, EMC XtremIO ha fornito
IOPS e throughput estremamente elevati, con una latenza molto bassa e un'alta
velocità complessiva delle transazioni di SQL Server, come mostrato nella Figura
12 e nella Figura 13.
Figura 12. Latenza e IOPS osservati sugli X-Brick di EMC XtremIO durante l'esecuzione
del carico completo di SQL Server 2012 e SQL Server 2014
Figura 13. Larghezza di banda osservata sugli X-Brick di EMC XtremIO durante
l'esecuzione del carico completo di SQL Server 2012 e SQL Server 2014
Prestazioni di SQL Server 2012 e SQL Server 2014 a confronto
Come illustrato nella Figura 14, con processore del server, memoria e
configurazione identici, SQL Server 2014 ha fornito più TPS rispetto a SQL Server
2012. Microsoft ha migliorato l'utilizzo della memoria per le transazioni in
SQL Server 2014.
Prestazioni elevate ed efficienza EMC per ambienti Microsoft SQL Server EMC XtremIO,
VMware vSphere, SQL Server 2012, SQL Server 2014
36
Figura 14.
Prestazioni transazionali di database di SQL Server: versione 2012
e versione 2014
I server di SQL Server 2012 e SQL Server 2014 sono stati configurati con lo stesso
hardware (server, RAM e numero di processori).
Prestazioni transazionali di SQL Server
A un basso livello di transazioni, SQL Server 2014 offre prestazioni simili a
SQL Server 2012, con circa 400 TPS (7% in più). Con un carico di lavoro più
complesso, il sistema back-end ad alte prestazioni EMC XtremIO consente a
SQL Server 2014 di gestire una maggiore percentuale di transazioni. Come
illustrato nella Figura 14, SQL Server 2014 ha elaborato il 12,5% in più di
transazioni quando il carico transazionale è stato aumentato.
L'utilizzo complessivamente più intensivo della CPU per SQL Server 2014 (il 60%
rispetto al 55% di SQL Server 2012) è indicativo del 20% in più di transazioni
eseguite da SQL Server 2014. Si tratta di un incremento del 9% dell'utilizzo della
CPU per un numero di transazioni aumentato del 12,5%.
Nel complesso, SQL Server 2014 fornisce prestazioni efficienti e può gestire
un sistema con un numero elevato di transazioni in modo più efficace
con EMC XtremIO, per l'eliminazione di qualsiasi latenza dello storage,
come dimostrato dai test.
I/O dei dischi di SQL Server
Le prestazioni di I/O dei dischi erano molto simili per SQL Server 2012
e SQL Server 2014.
Come illustrato nella Figura 15, SQL Server 2014 ha dimostrato prestazioni
complessive di poco migliori per quanto riguarda le LUN dei file di dati
(IOPS leggermente migliore e una minore latenza).
Prestazioni elevate ed efficienza EMC per ambienti Microsoft SQL Server EMC XtremIO,
VMware vSphere, SQL Server 2012, SQL Server 2014
37
Figura 15.
Prestazioni di I/O dei dischi di SQL Server: versione 2012 e versione 2014
Le latenze di I/O dei dischi contenenti LUN dei file di log sono simili in entrambe le
versioni di SQL Server, con un numero di IOPS molto inferiore in SQL Server 2012
(a causa di una minore quantità di transazioni). Gli IOPS per Tempdb sono molto
meno in SQL Server 2012; ciò indica che SQL Server 2014 è in grado di migliorare
le prestazioni transazionali ottimizzando il piano di esecuzione e quindi
utilizzando maggiormente tempdb. Anche la latenza del database tempdb è molto
più bassa in SQL 2014, che risulta essere un prodotto migliore per i database
SQL Server a intensa attività di I/O e con requisiti di prestazioni maggiori.
Test delle
prestazioni
di sistema con
le snapshot
di EMC XtremIO
In questo scenario, abbiamo utilizzato le snapshot di EMC XtremIO per la
creazione di più copie del database di produzione, che possono essere
utilizzate per il provisioning dell'ambiente di test/sviluppo.
La creazione di snapshot di EMC XtremIO era istantanea. La snapshot creata era
immediatamente disponibile. L'esecuzione di snapshot di EMC XtremIO non
aveva un effetto rilevabile sulle prestazioni, durante o dopo la creazione delle
stesse snapshot. Il database è sempre stato online, con le stesse caratteristiche
delle prestazioni rilevate prima della generazione delle snapshot. L'utilizzo dello
spazio fisico era minimo, quindi era possibile creare un maggior numero di
snapshot rispetto a quello consentito da un array tradizionale, senza impatto
sul database di produzione.
Non c'era alcuna differenza di prestazioni tra l'accesso ai volumi primari
e l'accesso ai volumi di snapshot.
Le snapshot potevano essere utilizzate anche come copie scrivibili, se
necessario, senza alcun impatto sul database di produzione. Una snapshot
scrivibile di EMC XtremIO può essere visualizzata come il clone di un array
tradizionale, senza gli stessi requisiti di spazio. Le snapshot di EMC XtremIO
producono un ingombro notevolmente inferiore sullo storage fisico.
Prestazioni elevate ed efficienza EMC per ambienti Microsoft SQL Server EMC XtremIO,
VMware vSphere, SQL Server 2012, SQL Server 2014
38
Metodologia dei test
Per il test è stato utilizzato BenchCraft ed è stato creato lo stesso carico di lavoro
utilizzato nei test delle prestazioni durante la misurazione delle prestazioni
dell'ambiente.
Dopo avere creato un set di snapshot, abbiamo continuato a eseguire il carico
di lavoro per otto ore, al fine di simulare il carico di lavoro tipico di una giornata
lavorativa. Una volta completata la procedura, un altro set di snapshot è stato
creato per misurare l'impatto che il carico di lavoro di una giornata ha introdotto
nell'ambiente.
Il risparmio di storage EMC XtremIO reso possibile dal thin provisioning e dal
rapporto di deduplica è stato monitorato per verificarne l'impatto sulle snapshot
create nel corso del test.
Le snapshot crash-consistent sono state quindi montate su mount host separati
e sono state poi recuperate per simulare un carico di lavoro di test/sviluppo.
I carichi di lavoro di sola lettura e di lettura/scrittura sono stati introdotti sulle
snapshot.
Procedura dei test
Per il test abbiamo utilizzato la seguente procedura:
1.
Creazione di un carico di lavoro per l'intero ambiente nel database di
produzione, acquisizione dei rapporti di deduplica correnti, utilizzo
della capacità fisica e dello spazio risparmiato grazie al thin provisioning
come baseline.
2.
Creazione della prima snapshot delle LUN del database SQL Server 2012.
3.
Creazione della prima snapshot della LUN del database SQL Server 2014.
4.
Creazione di cinque snapshot.
5.
Esecuzione continua del carico di lavoro sul database di produzione per
otto ore, al fine di simulare le variazioni nell'ambiente durante la giornata
lavorativa. Monitoraggio continuo delle prestazioni dell'ambiente.
6.
Creazione di un'altra snapshot del database di produzione SQL Server
2012 e SQL Server 2014, acquisizione dei rapporti di deduplica, dei dati
sulla capacità fisica utilizzata e sullo spazio risparmiato grazie al thin
provisioning sulla console di gestione degli array EMC XtremIO.
7.
Creazione di una snapshot sia di SQL Server 2012 che di SQL Server 2014
nella stessa operazione.
8.
Mount di una delle snapshot create in precedenza e ripristinata su un
server SQL separato (sia nel database di SQL Server 2012 che in quello
di SQL Server 2014).
9.
Aggiunta di un ulteriore carico di lavoro su un altro database, in cui era
stato eseguito il mount di una snapshot, e successiva verifica delle
prestazioni di sistema.
10. Aggiunta di un ulteriore carico di lavoro in lettura/scrittura sul database in
cui era stato eseguito il mount di una snapshot e successiva verifica delle
prestazioni di sistema.
Prestazioni elevate ed efficienza EMC per ambienti Microsoft SQL Server EMC XtremIO,
VMware vSphere, SQL Server 2012, SQL Server 2014
39
Risultati del test
Osservazione sulla creazione delle snapshot
Durante il processo di creazione, tutte le snapshot sono state completate
immediatamente, senza alcun ritardo. Tutte le snapshot erano disponibili
per lettura/scrittura subito dopo la creazione.
Prestazioni coerenti di EMC XtremIO sul lungo periodo
Come illustrato nella Figura 16, EMC XtremIO garantisce a SQL Server prestazioni
altamente coerenti nel corso di periodi di tempo prolungati, con carichi di lavoro
estremamente pesanti. La latenza rimane fissa a circa 1 ms per più di 10 ore di
esecuzione di un carico di lavoro estremamente pesante, con cinque snapshot
create per tutti i database di produzione SQL Server.
Figura 16.
Prestazioni coerenti di EMC XtremIO con carico di lavoro
pesante prolungato
Un array EMC XtremIO con 15 TB di capacità fisica utilizzabile forniva 181 TB dello
spazio dei volumi agli host. Ciò ha consentito un notevole risparmio sui costi
rispetto allo storage tradizionale o a quello fornito da altri array Flash, che non
sono dotati dell'efficiente tecnologia di EMC XtremIO.
Tutti i database hanno fornito prestazioni costanti, con latenza di 1 ms sul lato
server, e hanno mantenuto la stessa velocità transazionale elevata durante
l'intera durata del test. I picchi compresi tra 1 ms e 1,5 ms sono stati rilevati in
corrispondenza di attività di checkpoint sul database. Fatta eccezione per questo
caso, la latenza è rimasta normale e coerente per tutta la durata del test.
Impatto sulle prestazioni delle snapshot di EMC XtremIO
Abbiamo acquisito le metriche illustrate nella Figura 17 per mostrare l'impatto
sulle prestazioni delle snapshot di EMC XtremIO.
Prestazioni elevate ed efficienza EMC per ambienti Microsoft SQL Server EMC XtremIO,
VMware vSphere, SQL Server 2012, SQL Server 2014
40
Figura 17.
Impatto sulle prestazioni delle snapshot di EMC XtremIO
Il test ha dimostrato quanto segue:
•
In un ambiente di database completamente carico, creare una snapshot
di EMC XtremIO non influisce sulle prestazioni.
•
La snapshot viene creata istantaneamente ed è subito disponibile
per l'utilizzo.
•
Il numero di snapshot non influisce sulle prestazioni del database
di produzione.
•
Come mostrato successivamente nei risultati, l'utilizzo dello storage
da parte delle snapshot è ridotto. È possibile creare il numero di
snapshot desiderato, senza alcun impatto sulle prestazioni del database
di produzione.
In questo test è stato effettuato il mount dei database SQL Server 2014 e SQL
Server 2012 su due diverse virtual machine mount host ed è stato eseguito un
carico completo su tre database. La Figura 17 mostra che dopo l'introduzione
di un carico di circa 50.000 IOPS sulla snapshot, EMC XtremIO ha gestito circa
212.000 IOPS mantenendo una latenza molto bassa.
Il carico di lavoro sulle snapshot può raggiungere lo stesso livello di quello sulla
produzione, con le stesse prestazioni, a condizione che la capacità totale di IOPS
rimanga entro i limiti di EMC XtremIO.
Prestazioni elevate ed efficienza EMC per ambienti Microsoft SQL Server EMC XtremIO,
VMware vSphere, SQL Server 2012, SQL Server 2014
41
Efficienza di storage delle snapshot di EMC XtremIO
L'utilizzo dello storage fisico per le snapshot di EMC XtremIO è minimo. Durante
le attività di test, come illustrato nella Figura 18, l'utilizzo dello storage fisico
rimaneva invariato dopo la creazione di snapshot per un sistema di database
da 7,5 TB. Un totale di 40 TB di capacità basata su snapshot era disponibile per
la lettura/scrittura a costo zero.
Figura 18.
Efficienza dello storage per la creazione delle snapshot di EMC XtremIO
Durante il test, prima della creazione delle ultime due snapshot, è stato
configurato un carico di lavoro completo in esecuzione per otto ore, per introdurre
circa il 10% di modifiche nel database. A causa dei dati aggiuntivi di produzione,
si è registrato un aumento dell'utilizzo dello storage fisico di circa 500 GB
(che si riferisce a circa 750 GB di modifiche con cinque snapshot). Con un array
tradizionale, questo potrebbe richiedere un utilizzo maggiore dello storage fisico.
In questo caso, sullo storage fisico di EMC XtremIO è stato occupato uno spazio
inferiore a quello dell'effettiva modifica, grazie alla funzionalità di riduzione dei
dati in linea.
La Figura 18 mostra che, mentre cresceva il numero di snapshot del database
che venivano create, i rapporti di deduplica rimanevano invariati, l'aumento
della capacità fisica utilizzata dell'array era basso e la capacità del volume
notevolmente migliorata. L'efficienza di storage complessiva è aumentata
e altrettanto il risparmio per il thin provisioning.
EMC XtremIO dispone di un meccanismo per l'esecuzione delle snapshot
altamente efficiente. Ogni snapshot del database occupava uno spazio di storage
minimo, anche dopo che il carico di lavoro completo di otto ore ha aggiunto il 10%
in più di modifiche nel database di produzione. Le LUN interessate richiedevano
meno spazio rispetto alla modifica effettiva dello storage fisico. In un array
tradizionale sarebbe stato necessario almeno il doppio dello storage fisico.
Il volume totale previsto è aumentato a oltre 200 TB dai 14,9 TB dello storage
fisico grazie all'efficienza dello spazio consentita dalle snapshot. L'efficienza
dello storage è aumentata da 4,5:1 a 16:1 dopo la settima snapshot.
Prestazioni elevate ed efficienza EMC per ambienti Microsoft SQL Server EMC XtremIO,
VMware vSphere, SQL Server 2012, SQL Server 2014
42
Il tasso di deduplica non è cambiato dopo l'esecuzione delle snapshot, perché
le snapshot di EMC XtremIO sono efficienti al 100% in termini di spazio, sia per
i dati dell'utente che per i metadati. Ciò significa che le snapshot non generano
alcun dato che deve essere sottoposto a deduplica. Solo dopo l'esecuzione del
carico di lavoro completo di otto ore sui database di produzione che avevano
introdotto la modifica il tasso di deduplica è leggermente diminuito da 1,9:1
a 1,8:1, a causa dei dati univoci aggiunti al sistema.
Analisi della
riduzione dei dati
di EMC XtremIO
In questo test della soluzione, abbiamo osservato la riduzione dei dati
di EMC XtremIO relativamente al database OLTP di SQL Server.
Riduzione dei dati conveniente in termini di costo
Con XtremIO è possibile mantenere una capacità logica che supera con ampio
margine la capacità Flash fisica tipica del sistema, come illustrato nella Figura 19.
La quantità effettiva di volumi creati con EMC XtremIO in questo test era di circa
181 TB, con cinque snapshot di database. Il tasso di deduplica dei dati per il
database SQL Server è stato mantenuto intorno a un rapporto di 2:1. L'effetto
cumulativo di riduzione dei dati ha consentito di inserire la quantità di dati del
volume in circa 13,5 TB di storage fisico. Il rapporto tra storage fisico e volume
effettivo era di circa 13: 1. Più snapshot vengono create e più elevato è il
rapporto. Con sette snapshot, il rapporto è di 16:1.
Figura 19.
Riduzione dei dati di EMC XtremIO con deduplica e thin provisioning
Il volume totale rappresenta lo storage fisico richiesto in un array tradizionale se
tutte le snapshot fossero leggibili/scrivibili. Lo storage fisico in EMC XtremIO,
come illustrato nella Figura 19, è inferiore di un decimo.
Prestazioni elevate ed efficienza EMC per ambienti Microsoft SQL Server EMC XtremIO,
VMware vSphere, SQL Server 2012, SQL Server 2014
43
Tasso di deduplica
Grazie alla riduzione dei dati, la capacità del sistema EMC XtremIO può
espandersi oltre la capacità fisica. Negli ambienti che contengono informazioni
con un elevato tasso di duplicazione, la capacità logica effettiva di EMC XtremIO
può essere molto più estesa della sua capacità Flash nominale.
Il rapporto di deduplica di SQL Server è quasi pari a 2:1 e dipende molto dai dati
del database SQL Server, come illustrato nella Figura 20. Per requisiti di storage
effettivi di circa 25 TB relativi a database SQL Server, amministrazione e sistema
operativo, sono necessari meno di 14 TB di storage fisico su Flash con l'array EMC
XtremIO. Tuttavia, possiamo assegnare circa 60 TB quando vengono create le LUN.
Figura 20.
Tasso di deduplica di SQL Server
Prestazioni elevate ed efficienza EMC per ambienti Microsoft SQL Server EMC XtremIO,
VMware vSphere, SQL Server 2012, SQL Server 2014
44
Conclusioni
Riepilogo
Questa soluzione dimostra l'enorme valore dello storage condiviso di EMC
XtremIO per i sistemi di gestione di database come Microsoft SQL Server.
EMC XtremIO offre una soluzione di storage scalabile ed estremamente efficiente
per un ambiente SQL Server consolidato, che può essere utilizzato per carichi di
lavoro diversi, soprattutto di tipo OLTP.
Lo storage è in grado di tenere il passo con il dimensionamento lineare sul lato
host. L'architettura scale-out active/active di EMC XtremIO consente di eseguire
operazioni da qualsiasi controller a qualsiasi host e garantisce una scalabilità
lineare della capacità, genera un alto numero di IOPS e mantiene estremamente
bassa la latenza. Quando si aggiungono ulteriori risorse di elaborazione,
comprese CPU, memoria, porte HBA e porte front-end sul lato server, il sistema
è in grado di aumentare il throughput e il numero di IOPS per ambienti OLTP.
La soluzione consente un utilizzo efficiente delle risorse grazie alla
virtualizzazione, offrendo al contempo prestazioni di database elevate. La
capacità e le funzionalità di elaborazione possono essere aumentate facilmente.
Con l'evoluzione delle esigenze aziendali, lo stack della soluzione è in grado
di rimanere in linea con i requisiti più mutevoli a qualsiasi livello: applicazioni,
software di database e software non di database. Nuovi e diversi approcci dei
carichi di lavoro, come ad esempio le analisi in tempo reale, sono consentiti
grazie al consolidamento delle istanze di generazione di report e di produzione.
In particolare, le snapshot vengono create immediatamente e possono essere
utilizzate per qualsiasi scopo. L'aggiunta o la rimozione delle snapshot non
costa quasi nulla. Anche l'esecuzione di carichi di lavoro in lettura/scrittura
su una snapshot non ha un impatto sfavorevole sulle prestazioni dei database
di produzione.
Finding
La soluzione fornisce:
•
Configurazione semplice e rapida con tuning dello storage minimo o nullo.
EMC XtremIO funziona in maniera trasparente sia negli ambienti SQL Server
virtualizzati che negli ambienti fisici ed è semplice da gestire e da controllare.
•
Supporto per i carichi di lavoro transazionali più complessi di SQL Server
2012 e SQL Server 2014, con un throughput che può superare facilmente
100.000 IOPS per X-Brick, con una latenza quasi fissa di 1 ms.
•
Considerevole risparmio di footprint di storage utilizzando la riduzione
dei dati in linea e le snapshot di EMC XtremIO, che nella configurazione
osservata offrono un'efficienza complessiva di 16:1.
•
Copie dei dati quasi in tempo reale e ad alte prestazioni utilizzando la
tecnologia snapshot di EMC XtremIO senza costi misurabili, fornendo al
contempo un ripristino quasi immediato dei dati di produzione, anche
nell'ordine di TB di dati.
Prestazioni elevate ed efficienza EMC per ambienti Microsoft SQL Server EMC XtremIO,
VMware vSphere, SQL Server 2012, SQL Server 2014
45
Bibliografia
Documentazione
EMC
I documenti sono disponibili sul sito web italy.emc.com o sui siti web del
Supporto Online EMC. L'accesso al supporto online dipende dalle credenziali di
login di cui si dispone. Se non si riesce ad accedere a un documento, contattare
la sede locale o un responsabile EMC.
White paper
Per ulteriori informazioni, consultare il white paper indicato di seguito.
•
Presentazione dell'All-Flash array EMC XtremIO
Documentazione del prodotto
Per ulteriori informazioni, vedere i documenti relativi ai prodotti elencati
di seguito.
•
Specifiche dei sistemi EMC XtremIO
•
EMC VSI Path Management Product Guide
•
Guida per l'utente di EMC XtremIO Storage Array
EMC XtremIO
Per ulteriori informazioni, vedere il sito web XtremIO.
Documentazione
di VMware
Per ulteriori informazioni, consultare i documenti elencati di seguito, disponibili
sul sito web VMware.
Documentazione
di Microsoft
SQL Server
•
Microsoft SQL Server Databases on VMware Best Practices Guide
•
VMware vSphere Networking
•
VMware ESX Scalable Storage Performance
Per ulteriori informazioni, consultare i documenti elencati di seguito, disponibili
sul sito web Microsoft.
•
Pre-Configuration Database Optimizations
•
Microsoft SQL Server Best Practices
Prestazioni elevate ed efficienza EMC per ambienti Microsoft SQL Server EMC XtremIO,
VMware vSphere, SQL Server 2012, SQL Server 2014
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