emc infrastruktur für leistungsfähige

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White Paper
EMC INFRASTRUKTUR
FÜR LEISTUNGSFÄHIGE DATENBANKSYSTEME
VON MICROSOFT UND ORACLE
EMC Symmetrix VMAX 40K, EMC XtremSF, EMC XtremCache, NEC
Express5800/A1080a-E und VMware vSphere 5
• Einfacheres Speichermanagement mit FAST VP
• Beschleunigte Performance mit XtremCache
EMC Lösungen
Zusammenfassung
In diesem White Paper wird eine automatisierte Speicher-Tiering-Lösung für
mehrere geschäftskritische Anwendungen beschrieben, die mit VMware
vSphere auf der EMC® Symmetrix® VMAX® 40K-Speicherplattform
virtualisiert sind. Mit auf dem Host aktivierten EMC XtremCache™ wird die
Lese-I/O zwischengespeichert und dadurch der virtuelle Speicherpool auf
der VMAX entlastet.
Dezember 2013
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Art.-Nr.: H11035.3
EMC Infrastruktur für leistungsfähige Datenbanksysteme von Microsoft und Oracle
EMC Symmetrix VMAX 40K, EMC XtremSF, EMC XtremCache, NEC Express5800/A1080a-E
und VMware vSphere 5
2
Inhaltsverzeichnis
Zusammenfassung ............................................................................................................................. 6
Business Case ................................................................................................................................. 6
Lösungsüberblick............................................................................................................................. 6
Wichtige Ergebnisse ......................................................................................................................... 6
Einführung ......................................................................................................................................... 7
Zweck .............................................................................................................................................. 7
Umfang ............................................................................................................................................ 7
Zielgruppe ....................................................................................................................................... 7
Terminologie .................................................................................................................................... 7
Wichtige Technologiekomponenten .................................................................................................... 9
Überblick ......................................................................................................................................... 9
EMC XtremSF und EMC XtremCache.................................................................................................. 9
Serverseitiges Flash-Zwischenspeichern für maximale Geschwindigkeit ...................................... 9
Write-Through-Zwischenspeichern im Array für Rundumschutz .................................................. 10
Anwendungsunabhängigkeit ..................................................................................................... 10
Integration in vSphere ............................................................................................................... 10
Minimale Auswirkungen auf Systemressourcen ......................................................................... 10
Aktiv-Passiv-Clusterunterstützung von XtremCache ................................................................... 10
EMC Symmetrix VMAX 40K ............................................................................................................. 10
EMC Virtual Provisioning ................................................................................................................ 11
EMC FAST VP .................................................................................................................................. 11
NEC Express5800/A1080a-E .......................................................................................................... 11
VMware vSphere ............................................................................................................................ 11
VMware vSphere 5 .................................................................................................................... 11
VMware vCenter-Server ............................................................................................................. 11
EMC PowerPath/VE .................................................................................................................... 12
Oracle Database 11g R2 ................................................................................................................. 12
Oracle Automatic Storage Management ..................................................................................... 12
Oracle Grid-Infrastruktur ............................................................................................................ 12
Microsoft SQL Server 2012 ............................................................................................................. 12
SQL Server Failover Clustering ................................................................................................... 12
Lösungsarchitektur und -design ....................................................................................................... 13
Überblick ....................................................................................................................................... 13
Physische Architektur .................................................................................................................... 13
Hardwareres-sourcen ..................................................................................................................... 14
Softwareressourcen ....................................................................................................................... 15
Speicherkonnektivität .................................................................................................................... 15
Speicherdesign für Virtual Provisioning .......................................................................................... 16
FAST VP-Konfiguration .................................................................................................................... 17
Überlegungen zum Speicherdesign ........................................................................................... 17
EMC Infrastruktur für leistungsfähige Datenbanksysteme von Microsoft und Oracle
EMC Symmetrix VMAX 40K, EMC XtremSF, EMC XtremCache, NEC Express5800/A1080a-E
und VMware vSphere 5
3
Oracle-Datenbank- und Workload-Profil ......................................................................................... 18
Oracle-Datenbankschema .............................................................................................................. 19
Oracle-Datenbankservices ............................................................................................................. 19
Oracle-LUN-Konfiguration ............................................................................................................... 20
Workload-Typ des Microsoft SQL Server ......................................................................................... 20
Workload und Profil von SQL Server 2012-DSS............................................................................... 20
LUN-Konfiguration von SQL Server 2012-DSS ................................................................................. 21
Workload und Profil von SQL Server 2012-OLTP ............................................................................. 21
LUN-Konfiguration von SQL Server 2012-OLTP................................................................................ 22
Einstellungen für DSS- und OLTP-Workloads von SQL Server 2012 und Windows 2008 R2 ............. 22
Einstellungen für Betriebssystem und SQL Server-Instanz ......................................................... 22
Datenbankeinstellungen ........................................................................................................... 23
Konfiguration von VMware vSphere ................................................................................................ 23
Konfiguration der virtuellen VMware-Maschine .............................................................................. 23
SQL Server 2012-Clustering auf VMware ........................................................................................ 24
EMC Virtual Storage Integrator ....................................................................................................... 25
Konfiguration von XtremCache mit VMware .................................................................................... 26
Prozesse für Performancetests ......................................................................................................... 29
Überblick ....................................................................................................................................... 29
Validierung .................................................................................................................................... 29
Anwendungs-Workloads ................................................................................................................ 29
Testverfahren ................................................................................................................................. 30
Testszenarien................................................................................................................................. 30
FAST VP mit drei Tiers ohne und mit XtremCache............................................................................... 31
Zielsetzung .................................................................................................................................... 31
Testszenarien................................................................................................................................. 31
Zusammenfassung der Testergebnisse .......................................................................................... 31
Performanceergebnisse für Three-Tier FAST VP ............................................................................... 33
Two-Tier FAST VP ohne und mit XtremCache ...................................................................................... 34
Überblick ....................................................................................................................................... 34
Testszenarien................................................................................................................................. 34
Performanceergebnisse für FAST VP-OLTP mit zwei Tiers ................................................................ 34
Performanceergebnisse für XtremCache mit zwei Tiers und FAST VP-OLTP ...................................... 35
Zusammenfassung der Performanceergebnisse für FAST VP mit zwei Tiers ..................................... 37
Auswirkung von XtremCache auf FAST VP.......................................................................................... 38
Überblick ....................................................................................................................................... 38
Verhalten von Three-Tier FAST VP mit XtremCache .......................................................................... 38
XtremSF und XtremCache mit DSS-Workload..................................................................................... 40
Überblick ....................................................................................................................................... 40
Zwischenspeichern ........................................................................................................................ 40
Lokaler Speicher ............................................................................................................................ 41
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EMC Symmetrix VMAX 40K, EMC XtremSF, EMC XtremCache, NEC Express5800/A1080a-E
und VMware vSphere 5
4
XtremCache mit SQL Server Failover Cluster Instance........................................................................ 42
Überblick ....................................................................................................................................... 42
Unterstützung von Microsoft Failover Clustering (aktiv/passiv) ...................................................... 42
Validierung .................................................................................................................................... 43
Fazit ................................................................................................................................................. 44
Zusammenfassung......................................................................................................................... 44
Ergebnisse ..................................................................................................................................... 44
Referenzen ....................................................................................................................................... 45
White Papers.................................................................................................................................. 45
Produktdo-kumentation ................................................................................................................. 45
Andere Dokumentation .................................................................................................................. 45
EMC Infrastruktur für leistungsfähige Datenbanksysteme von Microsoft und Oracle
EMC Symmetrix VMAX 40K, EMC XtremSF, EMC XtremCache, NEC Express5800/A1080a-E
und VMware vSphere 5
5
Zusammenfassung
Business Case
Lösungsüberblick
Wenn Unternehmen ihre Datenbanken und Anwendungen in die Private Cloud
verlegen, müssen IT-Abteilungen für größere Effizienz und bessere Servicequalität
sorgen. Dazu gehören folgende Aufgaben:
•
Ausweitung der leistungsfähigen Flashtechnologie des Speichers auf
Hosts zur Unterstützung gemischter Workloads
•
Verlagerung von Workloads vom Speicherarray auf hostbasierten Flash,
damit das Array mehr I/O-Abfragen anderer Anwendungen bedienen kann
•
Senkung der Investitionsausgaben und Betriebskosten
•
Aufrechterhaltung hoher Performancelevels und Bereitstellung
zuverlässiger Performance zur Einhaltung der erforderlichen
Servicequalität in diesen Umgebungen Vereinfachung der
Speichermanagementprozesse und Steigerung der Performance durch
Infrastruktur und Tools mit einem Minimum an manuellen Aufgaben
EMC® Symmetrix® VMAX® 40K und zugehörige Managementtools wurden als
Grundlage dieser Infrastruktur entwickelt und sollen echte geschäftliche
Anforderungen unterstützen:
•
Performanceoptimierung – Optimierung und Priorisierung von
Geschäftsanwendungen, sodass Kunden Ressourcen in einem einzigen
Array dynamisch zuweisen können
•
Einfaches Management – Wegfall des manuellen Tiering von
Anwendungen bei Änderungen der Performanceziele
•
Hostseitige Speicherbeschleunigung – Beschleunigung der
Anwendungsperformance auf einen hohen Level und Platzierung aktiver
Daten so nah wie möglich am Arbeitsspeicher des Servers durch
Konsolidierung mit EMC XtremSF™ und EMC XtremCache™
NEC Express5800/A1080a-E bildet die Basisserverplattform dieser Lösung. Als 5.
Generation der Enterprise-Speicherarchitektur von NEC tritt diese Serverreihe das
Erbe von NEC bezüglich der Entwicklung skalierbarer Enterprise-Server an, die
außergewöhnliche Konfigurationsflexibilität, Kapazität, Zuverlässigkeit und
Verfügbarkeit bieten. Mit NEC Express5800/A1080a-E und VMware® vSphere® 5 auf
dieser Plattform entsteht eine hervorragende Lösung zur Erfüllung der Anforderungen
von Enterprise-Virtualisierung.
Wichtige
Ergebnisse
Unsere Tests dieser Lösung bestehend aus der Symmetrix VMAX mit Enginuity™
5876, EMC Fully Automated Storage Tiering for Virtual Pools (FAST VP™), XtremSF
und XtremCache führten zu folgenden Performanceergebnissen:
•
XtremSF und XtremCache verbessern die OLTP-Performance, indem sie
das Speicherarray von einem Großteil des Lese-I/O-Verkehrs entlasten,
sodass Ressourcen für andere Anwendungen frei werden.
•
XtremSF und XtremCache können einen OLTP-Workload mit zentralem
SAN-basierten Speicher stabil unterstützen und die
Anwendungsperformance auf FAST VP mit zwei Tiers verbessern.
•
Durch die Unterstützung von Aktiv-Passiv-Hypervisor und physischem
Cluster können XtremSF und XtremCache für Datenintegrität sorgen und
gleichzeitig die Anwendungsperformance in einer Umgebung mit hoher
Verfügbarkeit steigern.
EMC Infrastruktur für leistungsfähige Datenbanksysteme von Microsoft und Oracle
EMC Symmetrix VMAX 40K, EMC XtremSF, EMC XtremCache, NEC Express5800/A1080a-E
und VMware vSphere 5
6
Einführung
Zweck
Dieses White Paper beschreibt Design, Tests und Validierung einer Enterprise
VMware-Infrastruktur auf der Grundlage einer Symmetrix VMAX 40KSpeicherplattform mit Enginuity 5876, XtremSF und XtremCache. Diese Lösung zeigt,
wie XtremSF und XtremCache FAST VP bezüglich Performance, Skalierbarkeit und
anwendungsspezifischen Funktionen für repräsentative Anwendungsumgebungen
einschließlich Microsoft SQL Server und Oracle ergänzen.
Sie erledigt insbesondere folgende Aufgaben:
•
Validierung, dass XtremSF und XtremCache von mehreren Anwendungen
in einer virtualisierten VMware-Umgebung gemeinsam genutzt werden
können
•
Validierung, dass XtremCache auf Symmetrix VMAX mit aktiviertem
FAST VP konsolidiert werden kann und dass Daten, auf die Workloads vor
Kurzem zugegriffen haben, effektiv aus SAN-basiertem Speicher in
XtremSF ausgelagert werden können
•
Validierung, dass XtremSF und XtremCache die Performance steigern können,
um leseintensiven Workloads hervorragende Antwortzeiten zu bieten
•
Demonstration, dass durch Hinzufügen von XtremCache zu einer
geclusterten SQL Server-Instanz für Datenintegrität gesorgt werden kann
Umfang
In diesem White Paper werden mehrere EMC Produkte und Produkte anderer
Anbieter erläutert. Es umreißt verschiedene allgemeine Konfigurations- und
Betriebsverfahren. Um jedoch detaillierte Informationen zur Produktinstallation zu
erhalten, sollten Sie die Benutzerdokumentationen dieser Produkte konsultieren.
Zielgruppe
Dieses White Paper ist an EMC Mitarbeiter, Partner und Kunden gerichtet,
einschließlich IT-Planer, Virtualisierungsarchitekten und -administratoren sowie
alle anderen IT-Fachkräfte, die an Bewertung, Erwerb und Management, dem
Betrieb oder dem Entwurf einer EMC Technologien nutzenden Infrastruktur
beteiligt sind.
Wir setzen für dieses White Paper voraus, dass Sie sich mit den Konzepten und
dem Betrieb von Enterprise-Speicher und Virtualisierungstechnologien sowie
deren Einsatz in Informationsinfrastrukturen ein wenig auskennen.
Terminologie
Tabelle 1 führt einige in diesem White Paper verwendete Begriffe auf.
Tabelle 1.
Terminologie
Begriff
Definition
ASM
Oracle Automatic Storage Management
DSS
Decision Support System (auch Data Warehouse)
FAST VP
Fully Automated Storage Tiering for Virtual Pools
FC
Fibre Channel
FCI
Failover Cluster Instance
HBA
Hostbusadapter
EMC Infrastruktur für leistungsfähige Datenbanksysteme von Microsoft und Oracle
EMC Symmetrix VMAX 40K, EMC XtremSF, EMC XtremCache, NEC Express5800/A1080a-E
und VMware vSphere 5
7
Begriff
Definition
HS
Hot Swap
IOPS
I/O pro Sekunde
LUN
Logical Unit Number
NIC
Netzwerkschnittstellenkarte
OLTP
Online Transaction Processing
(Onlinetransaktionsverarbeitung)
pRDM
Physisches Raw Device Mapping
RAID
Redundant Array of Independent Disks.
SAN
Storage Area Network
SAS
Serial Attached SCSI
SATA
Serial Advanced Technology Attachment
SCSI
Small Computer System Interface
SLC
Single-Level-Cell
TDev
Thin-Gerät
TPS
Transaktionen pro Sekunde
VSI
Virtual Storage Integrator
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8
Wichtige Technologiekomponenten
Überblick
Bei dieser Lösung wurden folgende wichtige Hardware- und
Softwarekomponenten verwendet:
•
EMC XtremSF
•
EMC XtremCache
−
EMC XtremSF und
EMC XtremCache
Hinweis: Nennungen von VFCache oder XtremSW Cache in diesem White
Paper beziehen sich auf XtremCache.
•
EMC Symmetrix VMAX 40K
•
EMC Virtual Provisioning™
•
EMC FAST VP
•
NEC Express5800/A1080a-E
•
VMware vSphere
•
Oracle Database 11g R2 Enterprise Edition
•
Microsoft SQL Server 2012 Enterprise Edition
EMC XtremSF ist eine PCIe-Flashhardware, die auf dem Server bereitgestellt wird
und die Anwendungsperformance durch eine geringere Latenz und einen
schnelleren Durchsatz deutlich verbessert. XtremSF kann als lokales
Speichergerät zur Beschleunigung der Lese- und Schreibperformance verwendet
werden. XtremSF kann auch in Verbindung mit der ServerflashZwischenspeicherungssoftware EMC XtremCache verwendet werden und bietet
dann eine beschleunigte Leseperformance mit Datensicherheit. Bei XtremCache
handelt es sich um eine intelligente Zwischenspeicherungssoftware, die
serverbasierte Flashtechnologie nutzt, um die Latenz zu reduzieren und den
Durchsatz zu steigern. So wird die Anwendungsperformance deutlich verbessert.
Einige Funktionen von XtremCache werden im Folgenden hervorgehoben. Weitere
Informationen finden Sie im XtremCache-Installations- und
Administrationshandbuch.
Serverseitiges Flash-Zwischenspeichern für maximale Geschwindigkeit
Die XtremCache-Software führt eine Zwischenspeicherung der am häufigsten
referenzierten Daten auf dem Flashspeicher im Server (XtremSF oder anderer) aus,
wodurch sich der Abstand zwischen Daten und Anwendung verringert.
XtremCache passt sich automatisch den sich verändernden Workloads an, indem
die am häufigsten referenzierten Daten bestimmt und im Serverflash gespeichert
werden. Dies bedeutet, dass die aktivsten Daten automatisch auf der PCIe-Karte
im Server gespeichert werden, damit schneller auf sie zugegriffen werden kann.
XtremCache verlagert den Leseverkehr vom Speicherarray, wodurch anderen
Anwendungen eine höhere Verarbeitungsleistung zugewiesen werden kann.
Während eine Anwendung mit XtremCache beschleunigt wird, bleibt die
Arrayperformance für andere Anwendungen gleich oder erhöht sich sogar leicht.
EMC Infrastruktur für leistungsfähige Datenbanksysteme von Microsoft und Oracle
EMC Symmetrix VMAX 40K, EMC XtremSF, EMC XtremCache, NEC Express5800/A1080a-E
und VMware vSphere 5
9
Write-Through-Zwischenspeichern im Array für Rundumschutz
Da XtremCache mit Write-Through-Cache ausgestattet ist und Schreibvorgänge
direkt in den Speicher erfolgen, werden Lesevorgänge beschleunigt und Daten
geschützt. So werden eine dauerhaft hohe Verfügbarkeit sowie dauerhafte
Integrität und Disaster Recovery ermöglicht.
Anwendungsunabhängigkeit
XtremCache ist Anwendungen gegenüber transparent, deshalb sind keine
erneuten Schreib-, Test- oder Zertifizierungsvorgänge erforderlich, um XtremCache
in der Umgebung bereitzustellen.
Integration in vSphere
Die Integration des VSI-Plug-in in VMware vSphere vCenter vereinfacht das
Management und die Überwachung von XtremCache.
Minimale Auswirkungen auf Systemressourcen
XtremCache erfordert keine großen Mengen Arbeitsspeicher oder CPU-Zyklen, da
das Flashmanagement größtenteils auf XtremSF erledigt wird. Im Gegensatz zu
anderen Serverflashlösungen kommt es durch die Verwendung von XtremSF und
XtremCache nicht zu einem beträchtlichen Overhead bei Serverressourcen.
Aktiv-Passiv-Clusterunterstützung von XtremCache
Die Aktiv-Passiv-Clusterunterstützung ermöglicht Datenintegrität einer aktiv und
passiv geclusterten Anwendung. Die Clusterunterstützung von XtremCache
steigert darüber hinaus die Anwendungsperformance.
EMC Symmetrix
VMAX 40K
Die EMC Symmetrix VMAX 40K mit Enginuity 5876 war die Tiered-StorageKonfiguration in dieser Testumgebung.
Aufbauend auf einer Strategie für leistungsstarken, vertrauenswürdigen und
intelligenten Speicher konnten in dieser Lösung Symmetrix VMAX-Arrays dank der
integrierten, hoch skalierbaren Virtual Matrix Architecture™ nahtlos und
kosteneffizient ausgebaut werden. Symmetrix VMAX unterstützt Flashlaufwerke,
FC-Laufwerke (Fibre Channel) und SATA-Laufwerke innerhalb desselben Arrays
sowie eine Vielzahl von RAID-Typen.
Das EMC Enginuity-Betriebssystem steuert alle Komponenten im Symmetrix
VMAX-Array. Enginuity 5876 für Symmetrix VMAX bietet Folgendes:
•
Höhere Effizienz: Neue Technologie für Migrationen (Tech Refreshes) ohne
Ausfallzeiten und niedrigere Kosten dank automatisiertem Tiering
•
Höhere Skalierbarkeit: Bis zu zweimal mehr Performance und potenzielle
Steigerung der zu managenden Kapazität je Speicheradministrator um das
Zehnfache
•
Höhere Sicherheit: Integrierte Verschlüsselung, integriertes RSA-KeyManagement, erhöhter Wert für virtuelle Server- und
Mainframeumgebungen, Replikationsoptimierungen und ein neues
elektronisches Lizenzierungsmodell
EMC Infrastruktur für leistungsfähige Datenbanksysteme von Microsoft und Oracle
EMC Symmetrix VMAX 40K, EMC XtremSF, EMC XtremCache, NEC Express5800/A1080a-E
und VMware vSphere 5
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EMC Virtual
Provisioning
EMC Virtual Provisioning ist die EMC Implementierung von Thin Provisioning. Es
wurde entwickelt, um das Speichermanagement zu vereinfachen, die
Kapazitätsauslastung zu erhöhen und die Performance zu steigern. Virtual
Provisioning sorgt für die Trennung der physischen Speichermedien von den
Speichergeräten, wie sie von Hostsystemen wahrgenommen werden. Dies
ermöglicht unterbrechungsfreies Provisioning und effizientere Speichernutzung.
Die Lösung verwendet für alle implementierten Anwendungen virtuell
bereitgestellten Speicher.
Weitere Informationen zu Virtual Provisioning finden Sie im EMC Solutions Enabler
Symmetrix Array Controls CLI v7.4 Product Guide.
EMC FAST VP
EMC FAST VP ist eine Funktion von Enginuity 5875 und höher, die automatisches
Speicher-Tiering auf der Sub-LUN-Ebene ermöglicht. Bei den virtuellen Pools
handelt es sich um Thin-Pools von Virtual Provisioning.
FAST VP unterstützt das Verschieben von Sub-LUN-Daten in Umgebungen mit Thin
Provisioning. FAST VP verbindet die Vorteile von Virtual Provisioning mit
automatisiertem Speicher-Tiering auf Sub-LUN-Level und ermöglicht so eine
Optimierung von Performance und Kosten, während das Speichermanagement
vereinfacht und die Speichereffizienz gesteigert wird.
Die Datenverschiebung zwischen Tiers über FAST VP basiert auf
Performancemessungen und benutzerdefinierten Policies. Sie wird automatisch
unterbrechungsfrei ausgeführt.
NEC
Express5800/
A1080a-E
Der NEC Express5800/A1080a verfügt über viele wichtige Designmerkmale, die
für große Virtualisierungen mit gemischten Workloads ideal sind. Mit einer
maximalen Arbeitsspeicherkonfiguration von 2 TB, 8 CPU-Sockeln (160 Threads)
und 14 PCI-Express-2.0-Steckplätzen, die komplette Datenbank-, Anwendungsund Webinfrastrukturen auf einen einzigen NEC Express5800/A1080a
konsolidieren, gehört dieser Server zur bevorzugten Lösung für wachsende ITAnforderungen.
VMware vSphere
Für diese Lösung werden Microsoft SQL Server und die Oracle-Anwendungsserver
vollständig mit VMware vSphere 5 virtualisiert. In diesem Abschnitt wird die
Virtualisierungsinfrastruktur beschrieben, die folgende Komponenten und
Optionen verwendet:
•
VMware vSphere 5.0.1
•
VMware vCenter-Server
•
EMC PowerPath®/VE für VMware vSphere Version 5.7
VMware vSphere 5
VMware vSphere 5 ist eine umfassende, skalierbare und leistungsstarke
Virtualisierungsplattform. Sie bietet Infrastrukturservices, die die IT-Hardware in
eine leistungsfähige gemeinsame Computing-Plattform verwandeln, und
Anwendungsservices, mit der IT-Abteilungen ein Höchstmaß an Verfügbarkeit,
Sicherheit und Skalierbarkeit bereitstellen können.
VMware vCenter-Server
VMware vCenter ist die zentrale Managementplattform für vSphere-Umgebungen,
die auf jeder Ebene der virtuellen Infrastruktur Kontrolle und Sichtbarkeit bietet.
EMC Infrastruktur für leistungsfähige Datenbanksysteme von Microsoft und Oracle
EMC Symmetrix VMAX 40K, EMC XtremSF, EMC XtremCache, NEC Express5800/A1080a-E
und VMware vSphere 5
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EMC PowerPath/VE
EMC PowerPath/VE für VMware vSphere bietet PowerPath-MultipathingFunktionen zur Optimierung von virtuellen VMware vSphere-Umgebungen.
PowerPath/VE wird als Kernel-Modul auf dem VMware ESXi-Host installiert und
funktioniert als MPP (Multipathing-Plug-in), das erweiterte
Pfadmanagementfunktionen für ESXi-Hosts bereitstellt.
Oracle
Database 11g R2
Oracle Database 11g Release 2 Enterprise Edition bietet Performance,
Skalierbarkeit, Sicherheit und Zuverlässigkeit mit einer Auswahl an Cluster- oder
Einzelservern, die auf Windows, Linux oder UNIX ausgeführt werden. Sie bietet
umfassende Funktionen für Transaktionsverarbeitungs-, Business-Intelligenceund Contentmanagementanwendungen.
Oracle Automatic Storage Management
Oracle ASM (Automatic Storage Management) ist ein Volume Manager und
Dateisystem für Oracle-Datenbanken. ASM ist die von Oracle empfohlene
Speichermanagementlösung als Alternative zu herkömmlichen Volume Managers,
Dateisystemen und unformatierten Medien.
ASM verwendet Festplattengruppen zur Speicherung von Datendateien. Eine ASMFestplattengruppe ist eine Sammlung von Festplatten, die vom ASM als eine
Einheit gemanagt werden. Innerhalb einer Festplattengruppe stellt ASM eine
Dateisystemschnittstelle für Oracle-Datenbankdateien bereit. Dateiinhalte werden
gleichmäßig über die Festplattengruppe verteilt, um Hotspots zu vermeiden und
eine einheitliche Performance über alle Festplatten zu erreichen. Die Performance
ist mit der von unformatierten Medien vergleichbar.
Oracle Grid-Infrastruktur
Die Oracle Grid-Infrastruktur wurde für diese Lösung als eigenständiger Server
installiert.
Die Oracle Grid-Infrastruktur bietet als eigenständiger Server Unterstützung für
eine Oracle-Datenbank mit Funktionen für Volume-Management, Dateisystem und
automatischen Neustart. Wenn Sie vorhaben, Oracle Restart oder Oracle ASM
einzusetzen, müssen Sie die Oracle Grid-Infrastruktur vor Installation und
Erstellung der Datenbank installieren.
Die Oracle Grid-Infrastruktur als eigenständiger Server kombiniert Oracle Restart
und Oracle ASM in einem einzigen Satz Binärdateien, der ins Stammverzeichnis
der Oracle Grid-Infrastruktur installiert wird.
Microsoft SQL
Server 2012
Microsoft SQL Server 2012 ist das Datenbankmanagement- und Analysesystem
von Microsoft für E-Commerce-, Geschäftsbereichs- und Data-WarehousingLösungen. Durch den Einsatz von SQL Server 2012 auf einer modernen Plattform
erhalten Anwender integrierte, geschäftskritische Funktionen und können sich
mithilfe von bekannten Analysetools und auf Unternehmen zugeschnittenen
Big Data-Lösungen Insights auf allen Ebenen des Unternehmens verschaffen.
SQL Server Failover Clustering
Bei SQL Server Failover Clustering arbeiten das Betriebssystem und SQL Server
zusammen und sorgen bei einem Anwendungsausfall, Hardwareausfall oder
Betriebssystemfehler für Verfügbarkeit. Failover Clustering bietet Hardwareredundanz
mit einer Konfiguration, in der funktionstüchtige, gemeinsame Ressourcen
automatisch von einem ausgefallenen Computer an einen gleich konfigurierten
Server übertragen werden. SQL Server Failover Clustering ist im Aktiv-Passiv-Modus
für eine Instanz eines Datenbanksatzes verfügbar.
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und VMware vSphere 5
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Lösungsarchitektur und -design
Überblick
Lösungen von EMC sind validierte Architekturen, die Bereitstellungen aus der
realen Welt reflektieren. Dieser Abschnitt beschreibt die wichtigsten
Komponenten und Ressourcen sowie die allgemeine Architektur, aus denen diese
Lösung und ihre Umgebung bestehen.
Physische
Architektur
Abbildung 1 zeigt die physische Architektur dieser Lösung.
Abbildung 1.
Diagramm der physischen Architektur
Diese Lösung baut auf einem EMC Symmetrix VMAX 40K-Array mit Enginuity 5876
auf. Das Array besteht aus einer Mischung aus Flash-, FC- und SATA-Laufwerken.
FAST VP überwacht die Performance und optimiert diese basierend auf den
Zugriffsmustern und vordefinierten FAST-Policies fortlaufend durch die
Umverteilung von Daten über Storage Tiers hinweg.
EMC Infrastruktur für leistungsfähige Datenbanksysteme von Microsoft und Oracle
EMC Symmetrix VMAX 40K, EMC XtremSF, EMC XtremCache, NEC Express5800/A1080a-E
und VMware vSphere 5
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Wir haben Microsoft SQL Server 2012 (2 OLTP-Workloads und 1 DSS (Decision
Support System)) und Oracle 11g R2 (OLTP) bereitgestellt. Darüber hinaus haben
wir Microsoft Failover Clustering auf der virtualisierten Umgebung eingerichtet, um
die Konsolidierung mit XtremCache und MSCS (Microsoft Cluster Service) zu
validieren. Diese Anwendungen wurden auf virtuellen Maschinen in einer VMware
vSphere 5-Clusterumgebung auf EMC VMAX 40K-Speicher ausgeführt.
Über Load-Generator-Tools wurden diese Anwendungen gleichzeitig versorgt, um
die Infrastruktur und die Funktion der XtremCache-Beschleunigung zu validieren.
Failover wurde für SQL Server Failover Clustering durchgeführt, um die Integration
von XtremCache und WSFC (Windows Server Failover Clustering) zu überprüfen.
Die Auswirkungen der angewandten FAST-Policy finden Sie im Abschnitt
„Prozesse für Performancetests“ dokumentiert.
Hardwareressourcen
Tabelle 2 listet die in dieser Lösungsumgebung verwendeten Hardwareressourcen auf.
Tabelle 2.
Hardwareressourcen
Hardware
Menge
Konfiguration
EMC Symmetrix VMAX 40K
Enginuity 5876
1
• Mit 3 Engines, 128 GB Cache pro Engine
• 33 Flashlaufwerke mit je 200 GB
(einschließlich 1 HS)
• 132 FC-Laufwerken mit je 600 GB,
10.000 U/min (einschließlich 6 HS)
• 70 SATA-Laufwerke mit je 2 TB,
7.200 U/min (einschließlich 3 HS)
• 64 FC-Laufwerke mit je 450 GB,
15.000 U/min (einschließlich 2 HS)
NEC Express5800/A1080a-E
2
• 8 Sockel (10 Kerne/2,40 GHz/30 MB
Cache)
• 1 TB RAM
• 4 GbE-IP-Ports
• 4 2,5-Zoll-SAS-Laufwerke mit je 146 GB,
15.000 U/min
• 1 interner RAID-Controller
• 12 8x-PCIe-Steckplätze/2 16x-PCIeSteckplätze
• 2 2-Port-HBAs mit 8 Gbit/s (4 FC)
• 1 4-Port-GbE-NIC
SAN
1
8 Gbit Fibre-Channel-Switch der EnterpriseKlasse
EMC XtremSF
2
SLC-PCIe-Karten mit 700 GB
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EMC Symmetrix VMAX 40K, EMC XtremSF, EMC XtremCache, NEC Express5800/A1080a-E
und VMware vSphere 5
14
Softwareressourcen
Speicherkonnektivität
Tabelle 3 listet die in dieser Lösungsumgebung verwendeten Softwareressourcen auf.
Tabelle 3.
Softwareressourcen
Software
Version
EMC Symmetrix VMAX Enginuity
5876
EMC XtremCache
1.5
EMC PowerPath/VE für VMware
5.7
EMC Unisphere® for VMAX
1
EMC Solutions Enabler
7.4
VMware vSphere 5 (Enterprise Plus)
5.0.1
Oracle ASMlib
2.0.5
Oracle Database 11g R2
11.2.0.3
Microsoft Windows Server 2008 R2
SP1
Microsoft SQL Server 2012
RTM
Microsoft TPC-E Toolkit
1.12.0
Quest Benchmark Factory
5.8.1
Red Hat Enterprise Linux Server
5.7
Swingbench
2.3
Die Anwendungs-Workloads waren logisch über die Masking-Ansichten in der
VMAX 40K und den HBAs getrennt. Abbildung 2 zeigt die Front-end-Portbelegung
jeder Anwendung.
Oracle- und SQL Server-OLTP-Workloads befanden sich auf getrennten ESXi-Hosts,
nutzten jedoch die 8 Front-end-Ports der VMAX gemeinsam. Die SQL Server-OLTPund DSS-Workloads befanden sich auf demselben ESXi-Host, jedoch an
getrennten Front-end-Ports der VMAX. Dies wurde so konfiguriert, um die
Anwendungen nach I/O-Größe zu trennen. Die OLTP-Anwendung wird mit einer
typischen I/O-Größe von 8 bis 64 KB in IOPS gemessen. Beim DSS wird die
Festplattenperformance aufgrund der höheren I/O-Größen von 8 bis 256 KB
anhand des Durchsatzes (in Megabyte pro Sekunde) gemessen.
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Abbildung 2.
Logische Gruppierung der Anwendungsports
Speicherdesign für EMC Virtual Provisioning vereinfacht das Speicherdesign deutlich. Wir haben auf
dem Array 4 auf den verfügbaren Laufwerkstypen basierende Thin-Pools erstellt.
Virtual
Provisioning
Tabelle 4 zeigt die Thin-Pool-Definitionen.
Tabelle 4.
Thin-Pool-Konfiguration
Name des ThinPools
Laufwerksgröße/
Technologie/
U/min
Anz. der
Laufwerke
Größe des
Datengeräts
Anz. der
Datengeräte
Poolkapazität
Verwendung
von FAST VP
FLASH_3RAID5
200 GB Flash
RAID 5
(3+1)
32
68,8 GB
64
4,2 TB
Oracle-/SQL
Server-OLTP
FC10K_RAID1
600 GB, FC,
10.000
RAID 1
126
66 GB
504
32 TB
Oracle-/SQL
Server-OLTP
FC15K_RAID1
450 GB, FC,
15.000
RAID 1
64
49,2 GB
256
12,2 TB
DSS
SATA_6RAID6
2 TB, SATA, 7.200
RAID 6
(6+2)
72
240 GB
256
60 TB
Oracle-/SQL
ServerOLTP/DSS
RAIDSchutz
Für diese Lösung wurden die Oracle- und die Microsoft-OLTP-Anwendungen an
den Pool FC10K_RAID1 gebunden. Die Microsoft-DSS-Anwendung war an den aus
weniger Laufwerken bestehenden Pool FC15K_RAID1 gebunden.
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FAST VPKonfiguration
VMAX-Speicheradministratoren können performanceorientierte Policies, die mehr
Kapazität von Flashlaufwerken für kritische Anwendungen nutzen, und
kostenoptimierende Policies festlegen, aufgrund derer mehr Kapazität auf SATALaufwerken für weniger kritische Anwendungen genutzt wird.
Die ideale FAST VP-Policy besteht darin, sämtliche Kapazität aller enthaltenen
Tiers zuzuweisen. Eine derartige Policy stellt die größte Flexibilität für eine
verbundene Speichergruppe bereit, da sie 100 Prozent ihrer Kapazität an einen
beliebigen Tier innerhalb der Policy herauf- oder herunterstuft.
Data-Warehouse-Anwendungen neigen jedoch zu scanintensiven Operationen,
die gleichzeitig auf große Datenmengen zugreifen und im Allgemeinen
Leseoperationen sammeln. Diese Operationen führen zu höheren I/O-Größen als
bei OLTP-Workloads. Sie benötigen ein Speichersubsystem, das den
erforderlichen Durchsatz bieten kann. Dadurch wird der Durchsatz – in Megabyte
pro Sekunde (MB/s) – zur kritischen Messgröße.
Obwohl Speicher mit Flashlaufwerken einen Durchsatz von über 100 MB/s
erreichen kann, eignet er sich normalerweise besser dafür, einen kleinen Teil der
aktiven Daten der Datenbanken zur Verfügung zu stellen. Daher haben wir in
dieser Lösung eine aus FC- und SATA-Speicher bestehende Policy mit zwei Tiers
eingesetzt, um eine kosteneffiziente Speichermischung zu erhalten, die die
Anforderungen von DSS-Workloads erfüllt.
Tabelle 5 zeigt die FAST VP Policies, die für die Anwendungs-Workloads in dieser
Lösung für Oracle, SQL Server-OLTP und SQL Server-DSS verwendet wurden.
Tabelle 5.
FAST VP Policy für Oracle, SQL Server-OLTP und SQL Server-DSS
Speichergruppe
Name der FAST-Policy
Flash
FC
SATA
MSSQL_OLTP
MSSQL_OLTP
100 %
100 %
100 %
MSSQL_DSS
MSSQL_DSS
0%
100 %
100 %
Oracle
Oracle
100 %
100 %
100 %
Überlegungen zum Speicherdesign
Das Design richtet sich nach folgenden empfohlenen Best Practices für
geschäftskritische Datenbankanwendungen mit FAST VP:
•
Verwendung separater Speicher-Volumes für Datendateien und
Protokolldateien
•
Verwendung separater Dateigruppen für große Datenbanken
•
Folgen der Empfehlung von EMC, getrennte ASM-Festplattengruppen für
DATA, REDO, FRA und TEMP einzurichten
•
Bindung aller Thin-Geräte an den FC-Tier
•
Bindung von Protokollgeräten und temporären Dateien an den FC-Tier
Abbildung 3 zeigt einen Überblick über die Konfigurationen der einzelnen kritischen
Anwendungen für FAST VP. In dieser Implementierung werden von FAST VP nur DatenLUNs gemanagt. LUNs für BS, TEMP und LOG sind an den FC-Tier gebunden, wodurch
sie aus Entscheidungen und Verschiebungen von FAST VP herausfallen.
Hinweis: Die DSS-SQL Server-Instanz tempdb wurde nach Verschiebung der DSS-tempdb
zu XtremCache ausgelagert.
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Abbildung 3.
Allgemeine Übersicht über die FAST VP-Konfiguration für
geschäftskritische Anwendungen
Oracle-Datenbank- Das Swingbench-Schema Order Entry – PL/SQL Server (SOE) wurde verwendet, um
die für diese Lösung erforderlichen OLTP-Workloads bereitzustellen. Swingbench
und Workloadbesteht aus einem Load Generator, einem Koordinator und einen
Profil
Clusterüberblick. Die Software lässt zu, dass eine Last erzeugt und die
Transaktionen sowie die Antwortzeiten aufgezeichnet werden.
Tabelle 6 enthält Einzelheiten zum Oracle-Datenbank- und Workload-Profil dieser
Lösung.
Tabelle 6.
Oracle-Datenbank- und Workload-Profil
Profilmerkmal
Details
Datenbankgröße
2 TB
Datenbankversion
Oracle Database 11g R2 Einzelinstanz
Speichertyp
Oracle ASM
Oracle SGA (System Global Area)
24 GB
Workload-Typ
OLTP
Workload-Profil
Workload für Swingbench Order Entry (TPC-Cähnlich)
Datenbankmetrik
Transaktionen pro Sekunde (TPS)
Verhältnis von Workload-Lese/Schreibvorgängen
80:20
Swingbench-Sitzungen
1.800
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OracleDatenbankschema
2 identische Schemata wurden verwendet, um die für diese Lösung erforderlichen
OLTP-Workloads bereitzustellen: die Schemata SOE1 und SOE2. Ein Swingbench
Order Entry-Workload wurde erzeugt und mit Schema SOE1 durchgeführt. Da die
I/O-Verteilung über die Datenbank komplett gleichmäßig und zufällig erfolgte,
wurden Abweichungen auf Sub-LUN-Ebene verringert (da die gesamte Datenbank
sehr aktiv war). Daher blieb das zweite Schema SOE2 inaktiv, um eine normale
Umgebung zu simulieren, in der nicht auf alle Objekte oft zugegriffen wird.
Tabelle 7 beschreibt die Tabellen und Indizes des in dieser Lösung verwendeten
SOE-Schemas (SOE1).
Tabelle 7.
SOE-Schema
Tabellenname
Index
CUSTOMERS
CUSTOMERS_PK (UNIQUE), CUST_ACCOUNT_MANAGER_IX,
CUST_EMAIL_IX, CUST_LNAME_IX, CUST_UPPER_NAME_IX
INVENTORIES
INVENTORY_PK (UNIQUE), INV_PRODUCT_IX, INV_WAREHOUSE_IX
ORDERS
ORDER_PK (UNIQUE), ORD_CUSTOMER_IX,
ORD_ORDER_DATE_IX, ORD_SALES_REP_IX, ORD_STATUS_IX
ORDER_ITEMS
ORDER_ITEMS_PK (UNIQUE), ITEM_ORDER_IX, ITEM_PRODUCT_IX
PRODUCT_DESCRIPTIONS
PRD_DESC_PK (UNIQUE), PROD_NAME_IX
PRODUCT_INFORMATION
PRODUCT_INFORMATION_PK (UNIQUE), PROD_SUPPLIER_IX
WAREHOUSES
WAREHOUSES_PK (UNIQUE)
LOGON
–
Datenbankservices sind die Einstiegspunkte einer Oracle-Datenbank, die das
OracleDatenbankservices Workload-Management über das Cluster hinweg ermöglichen. Für diese Lösung
wurde jedem Testschema, wie in Tabelle Tabelle 8 aufgelistet, ein
Datenbankservice zugeordnet. Dadurch konnten auch die Überwachungsergebnisse der Oracle-I/O jedem individuellen Service und somit dem Schema
zugeordnet werden.
Tabelle 8.
Oracle-Datenbankservices
Schema
Service
Instanz
Swingbench-Sitzungen
SOE1
SOE1.oracledb.ie
orafast
1.800
SOE2
SOE2.oracledb.ie
orafast
0
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Oracle-LUNKonfiguration
Workload-Typ des
Microsoft SQL
Server
Workload und
Profil von SQL
Server 2012-DSS
Tabelle 9 beschreibt die LUN-Konfiguration für die Oracle-Anwendung.
Tabelle 9.
Oracle-LUN-Konfiguration
ASMLaufwerksgruppe
TDev-Hyper-Größe
Anzahl TDevs
Kapazität (GB)
+DATA
64 GB
2
128
+SOE1
64 GB
15
960
+SOE2
64 GB
15
960
+FRA
64 GB
2
128
+TEMP
64 GB
1
64
+REDO
64 GB
1
64
Summe (GB)
2304
Die folgenden 2 Anwendungen haben in der Testumgebung die verschiedenen
Workload-Muster erzeugt, die auf der Microsoft SQL Server 2012-Plattform der
Enterprise-Klasse laufen:
•
Eine TPC-E-ähnliche Anwendung, die als typische OLTP-Anwendung agiert
•
Eine TPC-H-ähnliche Anwendung, die als typische DSS-Anwendung agiert
Der Test-Workload für die SQL Server 2012-DSS-Anwendung basierte auf einem
TPC-H-ähnlichen Workload. Die TPC-H-ähnliche Anwendung simuliert den
Analyseteil der Businessumgebung, in dem Trends berechnet und resultierende
Daten fundierte Geschäftsentscheidungen unterstützen. In einer TPC-H-ähnlichen
Anwendung wird die DSS-Datenbank, deren Inhalt von verschiedenen
Entscheidungsträgern oder in deren Namen abgefragt wird, regelmäßig
aktualisiert. Tabelle 10 enthält Einzelheiten zum SQL Server-DSS-Datenbank- und
Workload-Profil dieser Lösung.
Tabelle 10.
SQL Server-DSS-Datenbank und -Anwendungsprofil
Profilmerkmal
Details
Gesamtdatenbankkapazität von SQL Server
2 TB
Anzahl der SQL Server-Instanzen
1
Gleichzeitige Benutzer
2
Lese-/Schreibverhältnis
(Anwenderdatenbanken)
100:0 (typisch)
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LUN-Konfiguration
von SQL
Server 2012-DSS
Workload und
Profil von SQL
Server 2012-OLTP
Tabelle 11 zeigt die LUN-Auslastung von Microsoft SQL Server-DSS-LUNs und wie
sie verwendet wurden.
Tabelle 11.
LUN-Verwendung von Microsoft SQL Server-DSS
Zweck
LUN-Größe
Anzahl TDevs
Kapazität (GB)
Datenspeicher für
virtuelle Maschinen
von SQL Server-DSS
128
1
128
Dateigruppe 1–8
480
8
3840
Log
64
1
64
tempdb log
32
1
32
tempdb
64
6
384
Summe (GB)
4.448
Der Test-Workload für die SQL Server 2012-OLTP-Anwendungsinstanzen basierte
auf einem TPC-E-ähnlichen Workload. Er setzte sich aus einer Reihe
Transaktionsoperationen zusammen, die einen Onlinebörsenhandelsplatz
simulieren. Diese Operationen sind latenzempfindlich und kombinieren mehrere
Abfragetypen. Darunter befinden sich Einfüge- und Aktualisierungsoperationen
pro Anwendungstransaktion.
OLTP-Anwendungen werden hauptsächlich stark indiziert, um Abrufe mit geringer
Latenz zu unterstützen. Diese Abrufe betreffen wenige Reihen aus Datasets mit oft
nur geringem historischen Datenvolumen. Diese Art von Datenbankoperationen ist
mit umfangreichen Bewegungen des Festplattenkopfes verbunden und erzeugt
klassische Scanmuster mit zufälligen I/O-Operationen. Tabelle 12 enthält
Einzelheiten zum Profil der SQL Server-OLTP-Datenbank und Workload dieser Lösung.
Tabelle 12.
SQL Server-OLTP-Datenbank und -Anwendungsprofil
Profilmerkmal
Details
Gesamtdatenbankkapazität von SQL
Server
1 TB
Anzahl der SQL Server-Instanzen
2
Anzahl der Anwenderdatenbanken pro
virtueller Maschine
1 (400 GB, 600 GB)
Gleichzeitige Benutzer
Gemischte Workloads zur Simulation einer
aktiven und einer weniger aktiven
Anwendungsumgebung
Lese-/Schreibverhältnis
90:10
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LUN-Konfiguration
von SQL
Server 2012-OLTP
Tabelle 13 und Tabelle 14 zeigen die LUN-Verwendung der Microsoft SQL
Server-LUNs.
Tabelle 13.
Zweck
LUN-Größe
Anzahl TDevs
Kapazität (GB)
Datenspeicher für
virtuelle Maschinen von
SQL Server-OLTP
128
1
128
SQL1 tpce root
64
1
64
SQL1 Dateigruppe 1–8
128
8
1024
SQL1_Log
256
1
256
SQL1 tempdb log
64
1
64
SQL1 tempdb
64
4
256
Summe (TB)
1.792
Tabelle 14.
Einstellungen für
DSS- und OLTPWorkloads von
SQL Server 2012
und Windows
2008 R2
Microsoft SQL Server-LUN-Verwendung – SQL Server-OLTP-Instanz Nr. 1
Microsoft SQL Server-LUN-Verwendung – SQL Server-OLTP-Instanz Nr. 2
Zweck
LUN-Größe
Anzahl TDevs
Kapazität (GB)
Datenspeicher für
virtuelle Maschinen von
SQL Server-OLTP
128
1
128
SQL2 tpce root
32
1
32
SQL2 Dateigruppe 1–8
64
8
512
SQL2_Log
128
1
128
SQL2 tempdb log
64
1
64
SQL2 tempdb
64
4
256
Summe (TB)
1.120
Einstellungen für Betriebssystem und SQL Server-Instanz
Für die Tests mit SQL Server 2012 haben wir Windows 2008 R2 als
Betriebssystem eingesetzt. Für die DSS- und OLTP-Workloads wurden folgende
Einstellungen verwendet:
•
Bei der SQL Server-Instanz wurde die Unterstützung von Arbeitsspeicher
für umfangreiche Seiten über Startparameter 834 aktiviert.
•
Bei den SQL Server-Instanzen wurde die Option Lock pages in memory
verwendet.
•
Alle Daten- und Protokoll-LUNs wurden mit einer
Zuordnungseinheitengröße von 64 KB formatiert.
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Datenbankeinstellungen
Für Anwenderdatenbanken wurden folgende Einstellungen verwendet:
•
Mehrere Datendateien für DSS-Anwenderdatenbank: 16 Datendateien auf
16 Thin-Geräten (TDevs)
•
Mehrere Datendateien für OLTP-Anwenderdatenbank: 8 Datendateien auf 8 TDevs
•
Die Option für automatisches Wachstum von Datendateien wurde
deaktiviert, das Wachstum aller Datendateien wurde manuell gesteuert.
Für tempdb wurden folgende Einstellungen verwendet:
•
Im Voraus zugewiesener Speicherplatz mit 1 Datendatei pro LUN, bei
gleicher Größe aller Dateien
•
Zuweisung der temporären Protokolldateien zu einer der für die
Protokolldateien dedizierten LUNs
•
Aktivierung von automatischem Wachstum: Im Allgemeinen eignet sich
bei Data Warehouse Workloads die Verwendung eines großen
Wachstumsinkrements. Ein Wert von ca. 10 Prozent der ursprünglichen
Dateigröße stellt einen angemessenen Startpunkt dar.
Bei der Größenplanung für Datenbank und tempdb sind wir den Standard-BestPractices für SQL Server gefolgt. Weitere Informationen finden Sie unter
Kapazitätsplanung für tempdb in der Onlinedokumentation von SQL Server.
Für das Transaktionsprotokoll haben wir folgende Konfiguration verwendet:
Konfiguration von
VMware vSphere
•
Eine einzige Transaktionsprotokolldatei wurde pro Datenbank in einer der
LUNs erstellt, die dem Transaktionsprotokoll zugewiesen sind. Die
Protokolldateien für verschiedene Datenbanken wurden auf alle
verfügbaren LUNs verteilt. Alternativ wurden nach Bedarf mehrere
Protokolldateien für das Protokollwachstum verwendet.
•
Die automatische Wachstumsoption für Protokolldateien wurde aktiviert.
VMware vCenter sorgte für eine skalierbare und erweiterbare Plattform zum
zentralen Management von vSphere-Umgebungen, die auf jeder Ebene der
virtuellen Infrastruktur Kontrolle und Sichtbarkeit bot.
Wir haben 2 ESXi5-Hosts mit dem VMAX 40K-Array verbunden. Auf Host A lief die
virtuelle Maschine für Oracle zusammen mit der für den FCI-Stand-by-SQL Server.
Auf Host B liefen die virtuellen Maschinen für SQL Server-OLTP und -DSS sowie für
den FCI-Active-SQL Server.
Die geclusterten SQL Server-Daten-LUNs verwendeten pRDM-Festplatten (physical
Konfiguration der
virtuellen VMware- Raw Device Mapping). Neben diesen gemeinsam genutzten Festplatten
verwendeten alle virtuellen Maschinen in dieser Konfiguration VMDKs (Virtual
Maschine
Machine Disks) auf VMFS-Datenspeicher-Volumes (VMware Virtual Machine File
System), einschließlich BS- und Start-LUNs. Jeder VMFS-Datenspeicher
beherbergte eine einzige VMDK, um eine hohe Performance zu ermöglichen und
Konflikte auszuschließen. Diese Vorgehensweise stellte sicher, dass mit EMC
TimeFinder Clone und Snap auf dem VMAX 40K-Array Wiederherstellungen auf
Anwendungsebene durchgeführt werden konnten.
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Tabelle 15 zeigt die CPU- und Arbeitsspeicherzuordnung für jede virtuelle
Maschine der Anwendungen.
Tabelle 15.
SQL Server 2012Clustering auf
VMware
CPU- und Arbeitsspeicherzuordnung der virtuellen Maschinen
Anwendung
Name der virtuellen
Maschine
Anzahl der
CPUs
RAM (MB)
Oracle
ORACLEDB
32
54.272
Microsoft SQL Server-DSS
SQLTPCH01
32
131.072
Microsoft SQL Server-OLTP
SQLTPCE01
32
16.000
SQLTPCE02
32
16.000
Domain controller
4
4.096
In dieser Lösung wurde für den Funktionstest von XtremCache eine geclusterte
SQL Server-Instanz über 2 ESXi-Hosts eingerichtet. Das Cluster erforderte
spezielle Hardware und Software.
Die ESXi-Hosts waren folgendermaßen konfiguriert:
•
Ein für den VMkernel dedizierter physischer Netzwerkadapter
•
Gemeinsamer Speicher auf einem Fibre-Channel-SAN (In dieser Lösung
gehörten die 2 gemeinsam genutzten Festplatten zur VMAX 40K.)
•
RDM im Physical Compatibility Mode (Pass-through)
Tabelle 16.
LUN-Verwendung von Microsoft SQL Server-FCI (Failover Cluster Instance)
Zweck
Anzahl der LUNs
Kapazität (GB)
Datenspeicher für Start-LUN von SQL
Server-FCI
2
160
Datenspeicher für MSDTC (Microsoft
Distributed Transaction Coordinator)
1
200
Datenspeicher für Microsoft SQL
Server-Anwenderdatenbanken
2
200
Summe (TB)
0,92
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EMC Virtual
Storage Integrator
EMC VSI (Virtual Storage Integrator) bietet direkt über die vCenter-GUI einen
besseren Einblick in die Symmetrix VMAX 40K. Abbildung 4 zeigt Informationen
über den Datenspeicher und den Speicherpool sowie Details zur Verwendung des
virtuellen Pools durch den Datenspeicher Oracle_SOE1_1.
Abbildung 4.
Informationen zu Datenspeicher und Speicherpool im VSI
Die VMFS-Datenspeicher und pRDM-Festplatten dieser Lösung befanden sich auf
VMAX 40K-Volumes. Abbildung 4 zeigt die Speicherzuordnung vom ESXi-Server und
der Symmetrix VMAX 40K mit Details zu den VMFS-Datenspeichern und den LUNs.
Die Funktion Storage Viewer des VSI liefert Einzelheiten über VMFS-Datenspeicher
wie beispielsweise über die VMAX-Speicher-Volumes mit den Datenspeichern, die
Pfade zu den physischen Speichermedien, Nutzungsinformationen des Pools und
Performancestatistiken zum Datenspeicher.
Abbildung 5 zeigt die LUN-Ansicht im VSI. Hier können Administratoren die
Symmetrix-Geräte-ID der LUNs und Datenspeicher nachsehen, wenn bei den VMAXLUNs benutzerdefinierte Bezeichnungen gesetzt wurden. Administratoren können
diese Listen in CSV-Dateien exportieren, um sie mit VMware PowerCLI-Skripten
anzupassen und schnell Datenspeicher für die ESXi-Hosts bereitzustellen.
Abbildung 5.
LUN-Ansicht im EMC Virtual Storage Integrator
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25
Konfiguration von
XtremCache mit
VMware
In einer VMware-Umgebung befindet sich die XtremCache-Karte im ESXi-Server,
während die XtremCache-Software auf jeder der virtuellen Maschinen installiert
wird, die durch XtremCache beschleunigt werden. Zum Management von
XtremCache dient das XtremCache-VSI-Plug-in, das sich auf dem vCenter-Client
befindet. XtremCache kann die Performance von RDM- oder VMFS-LUNs in einer
VMware-Umgebung beschleunigen.
Die Installation von XtremCache erfolgt verteilt über verschiedene Komponenten
des vSphere-Systems. Abbildung 6 zeigt die Position dieser installierten
Komponenten. Die XtremCache-Software wird auf den Gastmaschinen und das
XtremCache-VSI-Plug-in auf einem vSphere-Client installiert.
Abbildung 6.
XtremCache in einer VMware-Umgebung
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26
Mehrere virtuelle Maschinen können auf demselben ESXi-Server die
Performancevorteile einer einzigen XtremSF-Karte gemeinsam nutzen. Wie in
Abbildung 7 gezeigt, ist das Flashgerät (VMFS) in virtuelle Laufwerke unterteilt
und kann von den virtuellen Maschinen genutzt werden. Weitere Informationen
zur Konfiguration von XtremCache für VMware finden Sie im XtremCache
Installation Guide for VMware 1.5.
Abbildung 7.
XtremCache in einer VMware-Umgebung
XtremCache ist in VSI-Plug-ins integriert, um Management und Überwachung von
XtremCache zu erleichtern. Abbildung 8 zeigt die Verwendung von VSI zum
Management von XtremCache in der VMware-Umgebung.
Abbildung 8.
VSI-Management von XtremCache
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Wir haben die Anzahl der ausgelagerten I/Os durch die XtremCache-Karte, wie in
Abbildung 9 dargestellt, überwacht und beobachtet.
Abbildung 9.
VSI-XtremSF-Monitor
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28
Prozesse für Performancetests
Überblick
In diesem Abschnitt wird beschrieben, wie wir die Anwendungen in der
Lösungsumgebung getestet haben. Jeder Test wird in den folgenden Abschnitten
detailliert beschrieben.
Anmerkungen
Validierung
•
Benchmarkergebnisse hängen sehr stark von Workload, besonderen
Anwendungsanforderungen sowie Systemdesign und -implementierung ab. Die
relative Systemperformance variiert also basierend auf diesen und anderen
Faktoren. Daher sollte dieser Workload nicht als Ersatz für einen Benchmark
einer speziellen Kundenanwendung dienen, wenn wichtige Kapazitätsplanung
oder Entscheidungen zu Produktevaluierungen im Fokus stehen.
•
Die Umgebung wurde gründlich kontrolliert. Ergebnisse aus anderen
Betriebsumgebungen können deutlich von den hier gewonnenen abweichen.
•
EMC Deutschland GmbH gibt keine Gewährleistung, dass ein Anwender eine
ähnliche Performance, wie hier beschrieben, erreichen kann oder wird.
Um die Umgebung zu validieren, haben wir alle Anwendungen bereitgestellt und
mit Testdaten versehen. Jede der Anwendungen (Oracle, SQL Server-OLTP und
SQL Server-DSS) wurde am Produktionsspeicherort bereitgestellt. Während sie
gleichzeitig auf dem VMAX 40K-Speicherarray liefen, wurden alle Anwendungen
mit Workloads belastet.
Zusätzlich zu den Überwachungstools für die Anwendungsperformance haben wir
das Performance Analyzer-Modul von Unisphere auf der VMAX verwendet, um
Daten zur Speicherperformance zu überwachen und zu sammeln.
AnwendungsWorkloads
Wir haben bei jeder Anwendung Load-Generator-Tools eingesetzt, um echte
Anwenderinteraktionen nachzustellen. Die Einzelheiten:
•
Wir haben ein Microsoft TPC-E Toolkit auf den virtuellen Maschinen, die
als Client fungierten, eingesetzt, um für die SQL Server-OLTP-Datenbanken
gleichzeitig TPC-E-ähnliche Lasten zu erzeugen. So wurden weniger aktive
und aktive Workloads simuliert. Das I/O-Muster der SQL Server-OLTPAnwendung besteht normalerweise aus 8-KB-Lese-/Schreibvorgängen mit
einem Lese-/Schreibverhältnis von 90:10.
•
Wir haben Quest Benchmark Factory verwendet, um für die SQL ServerDSS-Datenbank eine TPC-H-ähnliche Last zu erzeugen. Das I/O-Muster der
DSS-Anwendung besteht normalerweise zu 100 Prozent aus 64-KBLesezugriffen auf die Daten-LUNs.
•
Wir haben mit Swingbench einen TPC-C-ähnlichen Workload
(Auftragserfassung) mit 1.800 Anwendern erzeugt und die OracleDatenbank damit belastet. Das I/O-Muster von Oracle besteht aus 8-KBLese-/Schreibvorgängen mit einem Lese-/Schreibverhältnis von 80:20.
EMC Infrastruktur für leistungsfähige Datenbanksysteme von Microsoft und Oracle
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Testverfahren
Das Testverfahren stellt sich wie folgt dar:
1.
Baselinetest
Die Baselineperformancemetriken wurden erfasst, als die AnwendungsWorkloads (Oracle, SQL Server-OLTP und SQL Server-DSS) gleichzeitig
liefen und 3 Stunden Zeit hatten, sich zu stabilisieren. Wir haben die
Performance jeder Anwendung gemessen, um sicherzustellen, dass diese
sich innerhalb vorab definierter KPIs befinden und dass alle Workloads
nebeneinander laufen, ohne sich gegenseitig negativ zu beeinflussen.
2.
Aktivierung von XtremCache
Nachdem sich die Anwendungs-Workloads stabilisiert hatten, haben wir
bei den OLTP-Workloads XtremCache aktiviert und die
Performancesteigerung sowie die Workload-Auslagerung vom FAST VPSpeicher mit drei Tiers zu XtremSF gemessen. Wir haben bei jeder der
virtuellen Maschinen für SQL Server-OLTP und Oracle eine Karte aktiviert
und für alle 3 Workloads je nach Bedarf so viel Platz wie möglich
konfiguriert. Die Aktivierung von XtremCache wurde bei einem DSSWorkload als Cache und bei tempdb als lokale Festplatte verifiziert.
Die Mindestgröße an Speicherplatz beträgt bei XtremCache 25 GB. Die
Kapazitäten der beiden 700-GB-XtremSF-Karten (651 GB nutzbarer Speicherplatz)
wurden aufgeteilt und den 4 virtuellen Maschinen auf den beiden ESXi-Servern
zugewiesen. Die genaue Zuordnung ist in Tabelle 17 aufgeführt.
Tabelle 17.
Testszenarien
XtremSF-Zuordnung für virtuelle Maschinen
XtremSF-Zuordnung pro
Anwendung/virtuelle
Maschine
ESXi 01
(Zuordnungseinheit:
GB)
ESXi 02
(Zuordnungseinheit: GB)
Oracle-OLTP
600
-
SQL Server-DSS
-
200
SQL Server-OLTP 01
-
200
SQL Server-OLTP 02
-
200
Gesamt
625
625
In folgenden Szenarien wurde die Performance getestet:
•
FAST VP mit drei Tiers ohne und mit XtremCache
•
FAST VP mit zwei Tiers ohne und mit XtremCache
•
Auswirkung von XtremCache auf FAST VP
•
XtremCache mit DSS-Workload
•
XtremCache mit SQL Server Failover Cluster Instance
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EMC Symmetrix VMAX 40K, EMC XtremSF, EMC XtremCache, NEC Express5800/A1080a-E
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30
FAST VP mit drei Tiers ohne und mit XtremCache
Zielsetzung
Das Ziel dieses Tests war die Validierung der eingerichteten Lösung mit
aktiviertem FAST VP-Speicher-Tiering unter normalen Betriebsbedingungen eines
gewöhnlichen Arbeitstages. Die Tests wurden ohne und mit aktiviertem
XtremCache ausgeführt, um die Auslagerung hoher Workloads vom FAST VPSpeicher mit drei Tiers zu XtremSF zu evaluieren.
Wir haben alle Aspekte dieser Lösung evaluiert, einschließlich VMware vSphereServer und Performance der virtuellen Maschinen, Oracle, SQL Server-OLTP und
SQL Server-DSS als Server und Client.
Testszenarien
Zusammenfassung der
Testergebnisse
Der Auslagerungstest für XtremCache bestand aus 2 Szenarien:
•
Vor der Aktivierung von XtremCache: Alle OLTP-Workloads befanden sich
auf der VMAX mit aktiviertem FAST VP mit drei Tiers. Der Speicher kann die
Workloads mit einer hervorragenden Antwortzeit für Anwendungen
unterstützen. Die Workload auf dem Array war jedoch sehr hoch.
•
Nach Aktivierung von XtremCache für die virtuellen Maschinen: Die LeseI/O kann zu XtremCache ausgelagert werden. Beim Array ist FAST VP mit
drei Tiers immer noch aktiviert und kann andere I/O-Anfragen verarbeiten.
Das Testergebnis stellt sich wie folgt dar:
•
Ohne aktivierten XtremCache erhielt das Array über 40.000 IOPS von den
Hosts. Mit aktiviertem XtremCache fiel diese Zahl auf nur (ungefähr)
12.000 IOPS von den Hosts.
•
XtremCache verringerte die IOPS und die Auslastung des Back-endAdapters des Speicherarray in der FAST VP-Konfiguration mit drei Tiers
deutlich. Bezüglich der Performance der OLTP-TPS gab es keine Änderung.
Das Array wurde für andere I/O-Anfragen entlastet.
•
Die Antwortzeiten von SQL Server-OLTP, Oracle-Datenbank und LUNs
wurden nach Aktivierung von XtremCache kürzer.
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31
Wie in Abbildung 10 dargestellt, fielen die IOPS, die den Front-end-Adapter des
VMAX 40K-Array erreichten, von ungefähr 40.000 auf 12.000, während die
prozentuale Auslastung des Back-end-Adapters von 67 Prozent auf 33 Prozent sank.
Das bedeutet, dass ungefähr 28.000 IOPS von XtremCache übernommen wurden.
Abbildung 10.
Array-Workload vor und nach Aktivierung von XtremCache
Das Testverfahren wurde ausgeführt, während die drei Anwendungs-Workloads
(Oracle, SQL Server-OLTP und SQL Server-DSS) gleichzeitig liefen. Abbildung 11
zeigt, um wie viel XtremCache die IOPS zum Speichergerät bei den Oracle- und
SQL Server-OLTP-Daten-LUNs jeweils gesenkt hat.
Abbildung 11.
IOPS zum Speichergerät vor und nach Aktivierung von XtremCache
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32
Performanceergebnisse für ThreeTier FAST VP
Tabelle 18 zeigt detaillierte Ergebnisse der auf dem Quellarray laufenden
Workloads für Oracle- und SQL Server-OLTP-Anwendungen vor und nach
Aktivierung von XtremCache auf dem FAST VP mit drei Tiers.
Mit Flash-, FC- und SATA-Tiers im FAST VP-Pool, nach Aktivierung von XtremCache:
•
Die Speicher-IOPS fielen deutlich von über 40.000 auf ungefähr 12.000,
da XtremCache für eine Auslagerung der IOPS sorgte und der SAN-basierte
Speicher I/Os anderer Anwendungen verarbeiten konnte. Als Folge der
geringeren Back-end-Speicherauslastung stieg die Auslastung der
virtuellen Maschinen und der ESXi-CPU.
•
Bei den OLTP-TPS war keine signifikante Zunahme feststellbar, da das
FAST VP mit drei Tiers die Anwendungen mit hervorragender Performance
bedienen konnte.
•
Die Antwortzeiten wurden verkürzt, da die XtremCache-Lösung eine
Zwischenspeicherung der am häufigsten referenzierten Daten auf der
serverbasierten PCIe-Karte ausführte, wodurch sich der Abstand zwischen
Daten und Anwendung verringerte.
Tabelle 18.
Detaillierte Ergebnisse vor und nach der Aktivierung von XtremCache
Komponenten
Performance
3 Tiers, ohne
XtremCache
konfiguriert
3 Tiers, mit
XtremCache
konfiguriert
VMAX
VMAX-OLTP-IOPS (gesamt)
40.605
12.275
ESXi 01
Durchschnittliche CPUAuslastung
65 %
77 %
ESXi 02
Durchschnittliche CPUAuslastung
42 %
43 %
Swingbench-TPS
8.535
8.537
Durchschnittliche Antwortzeit
der Oracle-Datenbank (ms)
4
3
vCPU-Auslastung
84,4 %
91,4 %
SQL01-Latenz (ms,
Lesen/Schreiben/Übertragen)
7/8/7
3/5/3
SQL02-Latenz (ms,
Lesen/Schreiben/Übertragen)
3/4/4
2/4/2
SQL01-vCPU-Auslastung
30 %
73 %
SQL02-vCPU-Auslastung
66 %
81 %
Transaktionen/Sekunde
5.725
5.846
Oracle-OLTP
SQL Server
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33
Two-Tier FAST VP ohne und mit XtremCache
Überblick
Mit ausschließlich FC- und SATA-Tiers im FAST VP-Pool könnte der zentrale
Speicher ein Performanceengpass sein, da die begrenzte Spindelanzahl bei
hohen Workloads möglicherweise keine hervorragenden Antwortzeiten bieten
kann. Mit bei den virtuellen Maschinen aktiviertem XtremCache kann der
Performanceengpass aufgelöst werden, sodass die Anwendung weiterhin von
einer hervorragenden Speicherlatenz profitieren kann.
Testszenarien
Der Auslagerungstest für XtremCache bestand aus 2 Szenarien:
Performanceergebnisse für FAST VPOLTP mit zwei
Tiers
•
Vor der Aktivierung von XtremCache: Alle OLTP-Workloads befanden sich
auf der VMAX mit aktiviertem FAST VP mit zwei Tiers. Der Speicher mit zwei
Tiers verfügt über eine begrenzte Anzahl an Spindeln, die Lese-I/Ointensiven Anwendungen hervorragende Antwortzeiten liefern.
•
Nach Aktivierung von XtremCache für die virtuellen Maschinen:
XtremCache kann die Anwendungsperformance deutlich verbessern.
Nach der Deaktivierung des Flash-Tier in FAST VP wurde der Großteil der Workload
über den FC-Tier bedient. Die Festplattenauslastung des FC-Tier war sehr hoch und
der SAN-basierte zentrale Speicher (FC und SATA) konnte den I/O-intensiven
OLTP-Anwendungen nicht genügend IOPS oder annehmbare Antwortzeiten bieten.
Die Testergebnisse lauten wie folgt:
•
Die mittleren IOPS betrugen bei den FC-Festplatten 142, was dem
theoretischen Maximalwert bei FC-Festplatten mit 10.000 U/min entspricht.
•
Die maximale Auslastung der FC-Festplatten lag bei fast 100 Prozent.
•
Die gesamten OLTP-IOPS lagen im Durchschnitt bei ungefähr 10.000,
mehr IOPS konnte der Speicher nicht bedienen.
•
Bei SQL Server-OLTP lag die durchschnittliche Festplattenantwortzeit bei
über 20 ms. Bei Oracle lag die Anwendungsantwortzeit bei über 35 ms.
Diese Zeiten überschreiten die vom Anbieter empfohlenen Grenzwerte.
•
Die CPU-Auslastung war bei ESXi und der virtuellen Maschine niedrig:
 Die ESXi-CPU-Auslastung betrug weniger als 20 Prozent.
 Die CPU-Auslastung der virtuellen Maschine lag unter 5 Prozent.
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Abbildung 12 zeigt die Heatmap der Festplatten im FC-Tier. Die Farbe Rot zeigt an,
dass die Festplatten-Workload sehr hoch war (hohe Aktivität). Die Auslastung
erreichte 100 Prozent der gesamten IOPS-Kapazität.
Abbildung 12.
Performanceergebnisse für
XtremCache mit
zwei Tiers und
FAST VP-OLTP
Heatmap der Festplatten im FC-Tier ohne XtremCache
Die Performance nach Aktivierung von XtremCache für die virtuellen Maschinen
für Oracle und SQL Server-OLTP. Die Testergebnisse lauten wie folgt:
•
Die mittleren IOPS betrugen bei den FC-Festplatten 43, was ungefähr
30 Prozent der maximalen IOPS von FC-Festplatten mit 10.000 U/min
entspricht.
•
Die maximale Auslastung der FC-Festplatten lag bei ungefähr 65 Prozent.
•
Bei SQL Server-OLTP lag die durchschnittliche Festplattenantwortzeit bei
unter 3 ms. Bei Oracle lag die Anwendungsantwortzeit bei unter 3 ms.
•
Die CPU-Auslastung von ESXi und virtueller Maschine nahm in Bezug auf
die Ergebnisse vor der Aktivierung von XtremCache deutlich zu:

Bei ESXi-1 stieg die CPU-Auslastung von 16 Prozent auf 21 Prozent
und bei ESXi-2 von 2 Prozent auf 40 Prozent.

Die CPU-Auslastung durch die SQL Server-OLTP-Datenbank stieg von
unter 2 Prozent auf 60–70 Prozent. Bei der Oracle-Datenbank stieg sie
von 48 Prozent auf 89 Prozent.
XtremCache kann einem Lese-I/O-intensiven OLTP-Workload hervorragende
Antwortzeiten bieten und die Speicher-Workload des Systems verringern. Als
Ergebnis war das System in der Lage, mehr OLTP-TPS zu verarbeiten. Die CPUAuslastung von ESXi und virtueller Maschine stieg aufgrund der höheren SQL
Server- und Oracle-Auslastung durch Transaktionsverarbeitung.
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Abbildung 13 zeigt die Heatmap der Festplatten im FC-Tier. Die Farbe Gelb bedeutet
eine normale Festplattenauslastung im Vergleich mit den Werten aus Abbildung 12.
Die vorherige hohe Belastung dieses Tier wurde durch XtremCache reduziert.
Abbildung 13.
Heatmap der Festplatten im FC-Tier mit XtremCache
Abbildung 14 zeigt, dass hohe Oracle-Latenz und hohe Latenz der SQL Server-DatenLUN auf dem SAN-basierten Speicher mit zwei Tiers effektiv durch Hinzufügen von
XtremCache zu den virtuellen Maschinen, in denen die Anwendungen laufen,
beschleunigt werden kann. Die durchschnittlichen Antwortzeiten fielen bei SQL
Server-OLTP und Oracle um einen Faktor von ungefähr 6 bis 10.
Abbildung 14.
Latenz von Oracle und SQL Server vor und nach Aktivierung von
XtremCache
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36
Zusammenfassung der
Performanceergebnisse für FAST VP
mit zwei Tiers
Tabelle 19 zeigt detailliert die Performancemetriken für Speicher, ESXi und
virtuelle Maschinen der auf dem Quellarray laufenden Workloads für Oracle- und
SQL Server-OLTP-Anwendungen vor und nach Aktivierung von XtremCache auf
dem FAST VP mit zwei Tiers. Mit FC- und SATA-Tiers im FAST VP-Pool, nach
Aktivierung von XtremCache:
•
TPS und Antwortzeiten der OLTP-Anwendung verbesserten sich deutlich, da
mit XtremCache Lese-I/O-Verarbeitungsvorgänge aus dem Speicherarray
ausgelagert und gleichzeitig Festplattenlatenzen reduziert werden. Damit ist
ein höherer Transaktionsdurchsatz möglich. XtremCache kann sich um
„Hotspots“ im Rechenzentrum kümmern und die hohe Auslastung einer FAST
VP-Speicherumgebung mit zwei Tiers verringern.
•
Die CPU-Auslastung stieg aufgrund der höheren SQL Server- und OracleAuslastung durch Transaktionsverarbeitung. Mit aktiviertem XtremCache
konnte das System mehr TPS von SQL Server und Oracle verarbeiten.
Tabelle 19.
Performancemetriken für Speicher, ESXi und virtuelle Maschinen
Komponenten
Performance
2 Tiers, ohne
XtremCache
konfiguriert
VMAX
VMAX-IOPS
23.514
13.798
ESXi 01
Durchschnittliche CPUAuslastung
16 %
21 %
ESXi 02
Durchschnittliche CPUAuslastung
2%
40 %
Swingbench-TPS
6.653
8.590
Durchschnittliche
Antwortzeit von
Oracle (ms)
35
3
vCPU-Auslastung
47,6 %
89 %
SQL01-Latenz (ms, Lesen/
Schreiben/Übertragen)
22/4/21
3/2/3
SQL02-Latenz (ms, Lesen/
Schreiben/Übertragen)
21/4/21
2/3/2
SQL01-vCPU-Auslastung
1,20 %
69,84 %
SQL02-vCPU-Auslastung
1,46 %
63,04 %
Transaktionen/Sekunde
2.073
6.054
Oracle-OLTP
SQL Server
2 Tiers, mit
XtremCache
konfiguriert
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Auswirkung von XtremCache auf FAST VP
Überblick
Wir haben in dieser Lösung die Auswirkung von XtremCache auf FAST VP evaluiert,
um einschätzen zu können, ob die Entlastung durch XtremCache einen Einfluss
auf das vorhandene FAST VP mit drei Tiers hatte.
FAST VP verschiebt Daten zwischen den Tiers. Die Eingangs- und
Ausgangsnachverfolgung zeichnet auf, welche Daten in welchem Tier oder aus
diesem heraus verschoben werden. Bei vielen Eingangs- oder
Ausgangsnachverfolgungen pro Sekunde leidet die Back-end-Performance, wenn
die Anwendung auf dem jeweiligen Tier läuft. Im Allgemeinen verfügt FAST VP über
eine QoS-Einstellung (Quality of Service, Servicequalität) zur Steuerung der
Neuzuweisungsrate der Datenverschiebung. Der Mindestwert dieser Einstellung
beträgt 10, was bedeutet, dass die maximale Verschiebungsrate bei 1 GB/s liegt.
Wenn Eingang/Ausgang der einzelnen Tiers weit unter diesem Wert liegt, sind die
Auswirkungen auf das Back-end minimal.
In der Lösung wurde die Eingangs-/Ausgangsnachverfolgung bei jedem Tier
(FLASH, FC und SATA) bei der Aktivierung von XtremCache in den virtuellen
Maschinen überwacht. Das Ziel war, bewerten zu können, ob XtremCache in
großem Maße Datenverschiebungen zwischen den von FAST VP gesteuerten
Speicherpools verursacht und ob der FLASH-Tier automatisch bei Aktivierung von
XtremCache freigegeben werden kann.
Verhalten von
Three-Tier FAST VP
mit XtremCache
In der FAST VP-Implementierung mit drei Tiers betrugen die Eingangs-/
Ausgangsnachverfolgungen pro Sekunde nach Aktivierung von XtremCache
weniger als 200 Nachverfolgungen pro Sekunde, wie Abbildung 15, Abbildung 16
und Tabelle 20 zeigen.
In diesen Diagrammen wird deutlich, dass XtremCache angefangen hat, die Last
vom Flash-Tier im FAST VP mit drei Tiers auf die FC- und SATA-Tiers zu verlagern,
und diese Ressourcen so für andere I/O-intensive Anwendungen freigegeben hat.
Diese Verschiebung wurde von FAST VP gesteuert.
Abbildung 15.
Eingangsnachverfolgung der drei Tiers nach Aktivierung von
XtremCache auf Three-Tier FAST VP
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38
Abbildung 16.
Tabelle 20.
Ausgangsnachverfolgung der drei Tiers nach Aktivierung von
XtremCache auf Three-Tier FAST VP
Durchschnittliche Eingangs-/Ausgangsnachverfolgung pro Sekunde
FC-Tier
Flash-Tier
SATA-Tier
Eingangsnachverfolgung pro
Sekunde bei FAST
78,03
1,68
55,68
Ausgangsnachverfolgung pro
Sekunde bei FAST
49,55
78,30
18,95
Das Maximum der Eingangs- oder Ausgangsdaten zwischen den Tiers lag bei
ungefähr 200 x 64 KB = 13 MB/s. Die Verschiebungsrate hatte eine minimale
Auswirkung auf die Festplatten-Workload im Back-end. Da FAST VP Daten erst
nach einer längeren Zeitspanne herunterstuft (Herunterstufen inaktiver Daten aus
dem Flash- oder FC-Tier zum niedrigeren Tier), stuft der mit XtremCache laufende
Workload die Daten nicht aktiv herunter. Das bedeutet, dass obwohl die zuvor
häufig aufgerufenen Daten von XtremCache zur Verfügung gestellt werden können
und der Flash-Tier vom Workload entlastet wird, kann die Flashkapazität immer
noch belegt sein. Der Flash-Tier kann in FAST VP proaktiv freigesetzt werden, um
mehr IOPS verarbeiten zu können.
Obwohl XtremCache die Performance von SQL Server- oder Oracle-OLTPWorkloads steigern kann, ist FAST VP mit Flash-Tier weiterhin eine gute Ergänzung
zu XtremCache. Der zentrale Speicher kann mit XtremCache zu einer
kosteneffizienten Lösung werden. Während XtremCache leseintensive I/Os
bedient, kann FAST VP mit aktiviertem Flash-Tier andere I/O-Anfragen verarbeiten.
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XtremSF und XtremCache mit DSS-Workload
Überblick
XtremCache verfügt über eine Split-Card-Funktion, bei der ein Teil der XtremSFKarte als Cache und der verbleibende Teil als lokaler Speicher verwendet werden
kann. Wir haben XtremCache im Split-Card-Modus mit einem DSS-Workload als
Cache und der SQL Server-Instanz tempdb als Direct Attached Storage (DAS)
getestet.
Zwischenspeichern
Wir haben eine 200-GB-LUN von der verfügbaren Kapazität von 700 GB abgeteilt
und als Cache getestet, um die Daten-LUNs der TPC-H-ähnlichen Datenbank zu
beschleunigen, wie in Abbildung 17 gezeigt. Der Parameter Max IO gibt die
maximale I/O-Größe für den Cache von XtremCache an. Der Anwender kann
diesen Parameter für verschiedene I/O-Muster von Anwendungen anpassen. In
dieser Lösung wurde er für den DSS-Workload auf 128 KB gesetzt. Das bedeutet,
dass sämtliche I/O kleiner als 128 KB im Cache gespeichert werden, während
alles, was größer ist, XtremCache umgeht.
Abbildung 17.
LUN-Erstellung
Abbildung 18 zeigt die Speicherplatzzuordnung für DSS von der verfügbaren
Kapazität von 700 GB.
Abbildung 18.
XtremCache-Zuordnung für DSS
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Wir haben bei SQL Server-DSS und aktiviertem FAST VP einen
Baselineperformancetest mit anderen gleichzeitig laufenden AnwendungsWorkloads (Oracle und SQL Server-OLTP) durchgeführt. Wir haben eine
Performancebaseline, die die DSS-Umgebung nach Anwendung der FAST VPPolicies zur Stabilisierung der Workloads repräsentiert, wie folgt definiert:
•
Die durchschnittliche Bandbreite war 650 MB/s.
•
Die Spitzenbandbreite betrug über 1,2 GB/s.
Nach Aktivierung von XtremCache wurde keine Erhöhung der Abfragebandbreite
beobachtet. Dies liegt daran, dass XtremCache nicht groß genug ist, um die gesamten
Daten oder den Index der 2 TB großen DSS-Datenbank zwischenzuspeichern.
Lokaler Speicher
Wir haben 200 GB von der Kapazität von 700 GB zur Nutzung als tempdbDatenbankdaten und Protokollspeicher abgetrennt. Eine TPC-H-ähnliche Abfrage
(Q2 in den 22 TPC-H-ähnlichen Abfragen) wurde als DSS-Abfrage ausgewählt, um
die Performance von tempdb zu messen. Sie wurde 5 Mal gleichzeitig ausgeführt.
Die tempdb von SQL Server wurde durch eine Sortierfunktion stark genutzt,
während die DSS-Abfrage lief. Tabelle 21 zeigt die Performanceergebnisse vorher
und nachher.
Tabelle 21.
Performancevergleich vor und nach der Verwendung von XtremSF
Ohne lokalen
Speicher
Mit lokalem
Speicher
Bandbreite (MB/s)
270
396
Durchschnittliche LUNLatenz (ms)
13
1
Durchschnittliche
Leselatenz
13
1
Durchschnittliche
Schreiblatenz
3
1
Maximale LUN-Latenz
84
20
vCPU-Auslastung
74,7 %
89,4 %
Als tempdb-Speicher für DSS-Workloads kann XtremSF Folgendes erreichen:
•
Erhöhung der tatsächlichen Abfragebandbreite von 270 MB/s auf
396 MB/s
•
Senkung der durchschnittlichen Latenz der tempdb-Daten-LUN von 13 ms
auf 1 ms
•
Senkung der Spitzenlatenz der tempdb-Daten-LUN von 84 ms auf 20 ms
Aufgrund der schnelleren I/O für tempdb zur Speicherung der
Zwischenergebnisse der TPC-H-ähnlichen Abfrage konnte die Anwendung mehr
Abfragen ausführen, sodass als Folge die CPU-Auslastung der virtuellen Maschine
entsprechend stieg.
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XtremCache mit SQL Server Failover Cluster Instance
Überblick
Dieser Abschnitt behandelt XtremCache-Unterstützung für eine SQL Server-FCI auf
einer aktiv und passiv geclusterten Windows-Umgebung für OLTP-Anwendungen.
Unterstützung von
Microsoft Failover
Clustering
(aktiv/passiv)
SQL Server innerhalb eines SQL Server-Failover-Clusters (mit mehreren
Servercluster-Nodes) kann auch mithilfe von XtremCache beschleunigt werden, da
die Daten zuerst auf das gemeinsame Speichergerät – in diesem Fall VMAX – und
dann synchron auf das Serverflashgerät – in diesem Fall XtremSF – geschrieben
werden. Bei einem Failover kann die virtuelle SQL Server-Instanz auf dem Standby-Node gestartet und auf dem aktiven Node, falls ansprechbar, gestoppt werden
und weiterhin wie im normalen Betrieb auf die gemeinsam genutzte LUN
schreiben. Wenn beim neuen Node XtremCache aktiviert ist, startet die I/OZwischenspeicherung vom SQL Server jetzt auf diesem neuen Cluster-Node. Das
Gerät des vorherigen Node (Failover-Quelle) erhält keine I/O mehr, da die
Anwendung verschoben wurde.
Wenn ein Failback des SQL Server auf den ursprünglichen Node durchgeführt
wird, ruft die Anwendung Daten vom Cachegerät ab, das jetzt aber
möglicherweise alte Daten enthält. Die Konfiguration des mitgelieferten
XtremCache-Clustering-Skripts sorgt dafür, dass niemals alte Daten abgerufen
werden. Die Skripte verwenden Clustermanagementereignisse, die sich auf den
Start-/Stoppübergang eines Anwendungsservices beziehen, um einen
Mechanismus auszulösen, der den Anwendungscache löscht.
Clusterunterstützung wird derzeit für Cluster bereitgestellt, die für den Betrieb im
Aktiv-/Stand-by-Modus konfiguriert sind und bei denen XtremCache auf dem
einzigen aktiven Node und einer beliebigen Kombination der Stand-by-Nodes
installiert ist und betrieben wird. XtremCache kann nur von einer Anwendung in
einem Cluster verwendet werden. Wenn Sie XtremCache für mehrere
Anwendungen verwenden möchten, müssen Sie diese Anwendungen als separate
Ressourcen in einer einzigen Anwendung konfigurieren, sodass sie zwischen
Hosts als eine einzige Einheit per Failover übergeben werden.
Die folgenden Schritte und Empfehlungen beschreiben, wie XtremCache für
Microsoft Cluster Service konfiguriert wird:
1.
Erstellen Sie die XtremCache-Ressource in der SQL Server-Instanz, die
XtremCache verwendet: Add a resource > Generic Script.
2.
Entpacken Sie XtremCache_State_Control.vbs im Installationsverzeichnis
von EMC XtremCache und speichern Sie es im selben Verzeichnis auf dem
aktiven und dem passiven Node des geclusterten SQL Server. Legen Sie
die Datei beispielsweise unter C:\Program Files\EMC\VFC\XtremCache_
Cluster_Support_1.5\XtremCache_Cluster_Support\Microsoft_Cluster_Ser
vice ab.
3.
Stellen Sie die Ressource (Generic Script) online.
4.
Legen Sie die Abhängigkeit fest:
• Legen Sie die Abhängigkeit für die XtremCache-Ressource abhängig von
den beschleunigten, gemeinsam genutzten Quell-LUNs fest.
• Legen Sie die Abhängigkeit für den SQL Server-Service abhängig von der
XtremCache-Ressource fest.
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42
5.
Starten Sie das Skript auf dem passiven Node, um alle Quellgeräte
freizugeben, sodass sie von einem aktiven Node übernommen werden
können:
v f c mt s et - c l us t er mode pa s s i v e
Weitere Informationen finden Sie im EMC XtremCache Installation and
Administration Guide.
Validierung
Die folgenden Schritte dienen zur Validierung des durch XtremCache
beschleunigten A/P Microsoft Cluster Service mit unterstütztem Clustering.
1.
Auf dem primären SQL Server wird eine Testtabelle erstellt und
40.000 Zeilen werden eingefügt. Einer der Spaltentypen ist varchar.
2.
Die Cache- und Quell-LUN werden festgelegt, um die Quell-LUN zu
beschleunigen, in der die Datenbank und die Testtabelle gespeichert sind.
3.
Alle Daten in der SQL Server-Instanz werden abgefragt, um die „später
alten“ Daten nach XtremCache zu verlegen.
4.
Ein Failover der SQL Server-Instanz auf den passiven Node wird
durchgeführt und jede Reihe aktualisiert, um die Spalte varchar auf eine
neue Zeichenfolge zu setzen.
5.
Ein Failback der SQL Server-Instanz wird ausgeführt, die Tabelle abgefragt
und dann mit und ohne aktiviertes XtremCache-Clustering-Skript validiert.
Tabelle 22 zeigt die Ergebnisse ohne und mit aktiviertem XtremCacheClustering-Skript.
Tabelle 22.
Ergebnisse mit und ohne XtremCache-Clustering-Skript
Kein XtremCacheClustering-Skript
Aktiviertes XtremCacheClustering-Skript
Dirty Reads
Ja
Nein
Status der
Anwenderdatenbank
Verdächtig, muss manuell
wiederhergestellt werden
In Ordnung
Status der
gemeinsamen LUN
Die Dateisystemstruktur
der Festplatte ist
beschädigt und nicht
verwendbar.
In Ordnung
SQL Server-Service
Offline, aufgrund des
Festplattenfehlers
Online
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Fazit
Zusammenfassung Diese EMC Lösung hat die Implementierung mehrerer geschäftskritischer
Anwendungen in eine Private Cloud-Umgebung unter VMware auf VMAX 40KSpeicher und mit auf dem ESXi-Server installiertem XtremCache demonstriert.
Jede Anwendung wies unterschiedliche Workload-Eigenschaften auf und stellte
andere Anforderungen an den zugrunde liegenden Speicher. XtremCache
ermöglicht eine bessere Performance von Anwendungen mit einem hohen LeseI/O-Vorkommen:
Ergebnisse
•
Bei einer FAST VP-Konfiguration mit drei Tiers lagert XtremCache eine
signifikante Anzahl an Array-IOPS aus. Die Arrays wurden dann für andere
I/O-Anfragen entlastet.
•
Bei einer FAST VP-Konfiguration mit zwei Tiers kann XtremCache die
Anwendungsperformance durch hervorragende Antwortzeiten verbessern.
Die wichtigsten Ergebnisse der Tests zeigen Folgendes:
•
XtremCache verbessert die OLTP-Performance, indem das Speicherarray
von einem Großteil des Lese-I/O-Verkehrs entlastet wird. In dieser Lösung
wurde das Speicherarray durch XtremCache um 70 Prozent der IOPS
entlastet.
•
XtremCache bietet eine stabile Unterstützung für OLTP-Workloads. Wenn
der SAN-basierte zentrale Speicher nur eine begrenzte Anzahl Spindeln
zur Verfügung hat, um den Lese-I/O-intensiven Workload zu unterstützen,
oder der Flash-Tier aus FAST VP entfernt und anderen Anwendungen
zugewiesen wird, ist die Auswirkung auf FAST VP minimal. In dieser
Lösung ist die durchschnittliche Antwortzeit der Oracle-Datenbank von
35 ms auf 3 ms gesunken, was beinahe einer Verbesserung um den
Faktor 12 entspricht. Die TPS der SQL Server-Datenbank stiegen von
56 auf 162, was beinahe einer Verbesserung um den Faktor 3 entspricht.
•
XtremCache arbeitet gut mit einer geclusterten SQL Server-Failover-Instanz
zusammen und sorgt für eine Beschleunigung der Quell-LUN und für
Datenintegrität.
EMC Infrastruktur für leistungsfähige Datenbanksysteme von Microsoft und Oracle
EMC Symmetrix VMAX 40K, EMC XtremSF, EMC XtremCache, NEC Express5800/A1080a-E
und VMware vSphere 5
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Referenzen
White Papers
Zusätzliche Informationen erhalten Sie in den folgenden White Papers:
•
XtremCache Installation and Administration Guide v1.5
•
XtremCache Installation Guide for VMware 1.5
•
XtremCache Troubleshooting Guide 1.5
•
XtremCache Troubleshooting Guide for VMware v1.5
•
XtremCache VMware VSI Plug-in Guide 1.5
•
Implementing Virtual Provisioning on EMC Symmetrix VMAX with Oracle
Database 10g and 11g – Applied Technology
•
EMC Mission Critical Infrastructure for Microsoft SQL Server 2012
•
Provisioning EMC Symmetrix VMAXe Storage for VMware vSphere
Environments
•
Maximize Operational Efficiency for Oracle RAC with EMC Symmetrix FAST
VP (Automated Tiering) and VMware vSphere – An Architectural Overview
•
EMC Symmetrix Virtual Provisioning – Applied Technology
•
FAST VP Theory and Practices for Planning and Performance – Technical Notes
•
Best Practices for Fast, Simple Capacity Allocation with EMC Symmetrix
Virtual Provisioning – Technical Notes
•
Implementing Fully Automated Storage Tiering for Virtual Pools (FAST VP)
for EMC Symmetrix VMAX Series Arrays
•
EMC Storage Optimization and High Availability for Microsoft SQL Server
2008 R2
Produktdokumentation
Zusätzliche Informationen finden Sie im EMC Solutions Enabler Symmetrix Array
Controls CLI Version 7.4 Product Guide.
Andere
Dokumentation
Zusätzliche Informationen finden Sie in den unten aufgeführten Dokumenten.
•
SQL Server Best Practices
•
Oracle Grid Infrastructure Installation Guide 11g Release 2 (11.2) for Linux
•
Oracle Real Application Clusters Installation Guide 11g Release 2 (11.2)
for Linux
•
Oracle Database Installation Guide 11g Release 2 (11.2) for Linux
•
Oracle Database Storage Administrator's Guide 11g Release 2 (11.2)
EMC Infrastruktur für leistungsfähige Datenbanksysteme von Microsoft und Oracle
EMC Symmetrix VMAX 40K, EMC XtremSF, EMC XtremCache, NEC Express5800/A1080a-E
und VMware vSphere 5
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