Bereitstellung von Hitachi Unified Compute Platform Select für Microsoft Private Cloud auf Hitachi Unified Storage

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1 Bereitstellung von Hitachi Unified Compute Platform Select für Microsoft Private Cloud auf Hitachi Unified Storage Leitfaden zur Referenzarchitektur Von Rick Andersen 07. November 2012

2 Feedback Hitachi Data Systems freut sich über Ihr Feedback. Anregungen nehmen wir gerne per an entgegen. Nennen Sie für die bessere Übermittlung dieser Nachricht die Dokumentnummer im Betreff und den Titel dieses Whitepaper im Text.

3 Inhalt Lösungsübersicht...4 Schlüsselkomponenten der Lösung... 7 Hardware-Komponenten... 7 Software-Komponenten...9 Lösungsdesign...12 Übergeordnete Architektur...12 Hitachi Compute Blade 2000-Chassiskonfiguration...15 Hitachi Compute Blade 2000-Serverarchitektur...15 Speicherarchitektur...16 SAN-Architektur...22 Netzwerkarchitektur...24 Management-Architektur...28 Technische Validierung... 35

4 1 1 Bereitstellung von Hitachi Unified Compute Platform Select für Microsoft Private Cloud auf Hitachi Unified Storage Leitfaden zur Referenzarchitektur Mit der Hitachi- und Unified Compute Platform Select für Microsoft Hyper-V Private Cloud Fast Track-Lösung wird eine Referenzarchitektur für die Erstellung von Private Clouds gemäß den speziellen Anforderungen Ihres Unternehmens bereitgestellt. Diese Private Cloud Fast Track-Lösung ermöglicht Unternehmen die einfache und sichere Bereitstellung von Private Clouds. Zu den Vorteilen dieser Lösung gehören eine schnellere Bereitstellung, ein höheres Maß an Vorhersehbarkeit sowie ein geringeres Risiko und niedrigere Betriebskosten, wie nachfolgend dargelegt: Schnellere Bereitstellung Beschleunigen Sie die Bereitstellung einer ersten Cloud durch die Installation einer vorvalidierten Referenzarchitektur. Passen Sie die Infrastruktur durch die skalierbare Architektur den Anforderungen der gegenwärtigen Marktsituation an. Vereinfachen Sie die Bereitstellung von Infrastruktur und virtuellen Maschinen durch integriertes Management. Verkürzen Sie die Bereitstellung und Provisionierung von Ressourcen durch die Nutzung eines Self-Service-Portals. Geringeres Risiko Stellen Sie eine Lösung bereit, deren Computing-, Speicher- und Netzwerkkomponenten auf End-to-End-Interoperabilität getestet sind. Stellen Sie eine vordefinierte und sofort einsatzbereite Lösung auf der Grundlage einer gemeinsamen, bereits getesteten und validierten Cloud-Architektur bereit. Stellen Sie auf schnelle Weise virtuelle Maschinen dank dafür geeigneter Infrastrukturressourcen bereit. Ermöglichen Sie die Anpassung an Ausfälle durch eine Automatisierung, die Ereignisse erkennt und entsprechend darauf reagiert.

5 2 2 Steigern Sie die Dichte an virtuellen Maschinen bei gleichbleibender Performance durch die Erkennung und Behebung von möglichen Engpässen mithilfe der Systemüberwachung. Vorhersehbarkeit Stellen Sie durch die zugrunde liegende Infrastruktur eine konsistente Performance der gehosteten Workloads sicher. Standardisieren Sie die zugrunde liegenden Server, Netzwerkgeräte und Speichersysteme. Senken Sie die Betriebskosten. Nutzen Sie eine kostenoptimierte Plattform und softwareunabhängige Lösung für die Integration von Rack-Systemen. Profitieren Sie von der hohen Performance und Skalierbarkeit der Hitachi Unified Storage-Lösungen in Verbindung mit Microsoft Windows 2008 R2 und Microsoft Hyper-V. Hitachi Compute Blade 2000 bietet in Verbindung mit Hitachi Unified Storage eine hochgradig verfügbare und skalierbare Plattform, auf der eine Private-Cloud- Infrastruktur erstellt werden kann. Eines der Hauptziele der Private-Cloud-Lösung besteht in der schnellen Provisionierung und Deprovisionierung von virtuellen Maschinen. Geschieht dies in großem Umfang, sind enge Integration in die Speicherarchitektur und stabile Automatisierung unerlässlich. Die Provisionierung einer neuen virtuellen Maschine auf einer bereits vorhandenen LUN ist ein einfacher Vorgang. Allerdings sind die Provisionierung einer neuen LUN zur Unterstützung zusätzlicher virtueller Maschinen und das Hinzufügen zu einem Host-Cluster komplizierte Aufgaben, die erheblich von einer Automatisierung profitieren. Der Speicherarchitektur kommt beim Design von Hyper-V-Cloud-Lösungen besondere Bedeutung zu. Dieses Thema stellt aufgrund der schnellen Entwicklungen in den Bereichen Standards, Protokolle und Implementierungen eine erhebliche Herausforderung dar. Der Speicher und das unterstützende Speichernetzwerk sind ein wichtiger Faktor für die Gesamt-Performance der Umgebung und die dadurch entstehenden Gesamtkosten. Hitachi Unified Storage ist dank der Skalierbarkeit im Falle zusätzlicher in der Cloud gehosteter Workloads und der hohen Verfügbarkeit dieser Workloads bestens geeignet für Private Clouds.

6 3 3 Eine Private Cloud ist viel mehr als nur eine Infrastruktur mit hoher Verfügbarkeit, die EDV-Ressourcen für übergeordnete Anwendungen bereitstellt. Cloud Computing sorgt dafür, dass sich die IT immer weiter von einem Serverbetreiber hin zu einem Serviceanbieter bewegt. Durch diese Veränderung wird eine Reihe von Services erforderlich, die mit der Infrastruktur einhergehen, wie etwa Reporting, Nutzungsüberwachung und Self-Service-Provisionierung. Sind diese Services nicht verfügbar, ist die Serviceschicht der Cloud nicht verfügbar, und die IT ist kaum mehr als nur ein herkömmliches Rechenzentrum. Deshalb ist eine hohe Verfügbarkeit für die Management-Systeme unerlässlich. Dieser Leitfaden zur Referenzarchitektur richtet sich an IT-Administratoren, die an der Planung und dem Design von Rechenzentren beteiligt sind, insbesondere im Hinblick auf die Planung und das Design einer Private-Cloud-Infrastruktur mit Hyper-V. Vorausgesetzt wird ein gewisser Grad an Vertrautheit mit Hitachi Unified Storage, Hitachi Storage Navigator Modular 2-Software, Microsoft Windows Server 2008 R2 und Failover-Clustering in Hyper-V.

7 4 4 Lösungsübersicht Die in diesem Dokument beschriebene Referenzarchitektur basiert auf Hardwareund Software-Virtualisierungsplattformen von Hitachi und Microsoft. Hitachi Compute Blade 2000 wurde mit zwei unterschiedlichen Hyper-V-Failover- Clustern, einem Mandanten-Cluster mit sechs Knoten, auf dem die virtuellen Maschinen für die Produktion oder die Mandanten gehostet werden, und einem Management-Cluster mit zwei Knoten konfiguriert. Der Management-Cluster verfügt über die zur Bereitstellung von virtuellen Maschinen für den Mandanten- Cluster erforderliche Software von Hitachi und Microsoft sowie über die Produkte und Tools für das Management der Komponenten der Private-Cloud-Infrastruktur in Hyper-V. Mit den für diese Referenzarchitektur verwendeten Serverblades können pro Blade durchschnittlich 32 virtuelle Maschinen gehostet werden. Dies entspricht insgesamt 192 virtuellen Maschinen, die vom Mandanten-Cluster mit sechs Knoten gehostet werden. Die Referenzarchitektur bietet folgende Funktionen: Hohe Verfügbarkeit der virtuellen Maschinen Durch das Hyper-V- Failover-Clustering von Hitachi Compute Blade 2000 sind die im Failover- Cluster bereitgestellten virtuellen Maschinen hochgradig verfügbar. Falls ein Blade im Cluster ausfällt, erfolgt ein automatischer Failover der auf dem Blade ausgeführten virtuellen Maschine auf einen anderen Blade im Cluster. Live-Migration der virtuellen Maschinen Zum Lastausgleich oder vor der Durchführung von Wartungsarbeiten am Server kann eine virtuelle Maschine durch den Administrator im laufenden Betrieb zu einem anderen Blade im Cluster migriert werden. Vorlagenbasierte Provisionierung von virtuellen Maschinen Vorlagen ermöglichen Administratoren die schnelle Bereitstellung von virtuellen Maschinen. Self-Service-Provisionierung von virtuellen Maschinen Administratoren können anderen Benutzern oder der Unternehmensleitung Berechtigungen erteilen. Dadurch können diese Personen mithilfe einer Webschnittstelle und vorher erstellter Vorlagen virtuelle Maschinen erstellen. Integration in System Center Operations Manager Hitachi bietet Überwachungspakete für Hitachi Compute Blade 2000 und Hitachi Unified Storage. Diese Pakete ermöglichen die Benachrichtigung des Administrators im Falle von Warnmeldungen. Der Umfang dieser Referenzarchitektur richtete sich nach folgenden Gesichtspunkten:

8 5 5 Tolerieren des Ausfalls eines einzelnen Hyper-V-Hosts im Mandanten- Knoten-Cluster und weiteres Ausführen der virtuellen Maschinen des ausgefallenen Knotens durch einen Neustart auf anderen Knoten im Failover-Cluster. Reservieren der geeigneten Speichermenge für die Hyper-V- Management-Partition. Bereitstellung ausreichender Speicherkapazität und Speicher- Performance auf Hitachi Unified Storage zur Unterstützung der virtuellen Maschinen. Abbildung 1 zeigt eine Designübersicht der in diesem Whitepaper dokumentierten Referenzarchitektur. Infrastruktur des Kunden Active Directory DNS 1-Gbit-/10-Gbit- Netzwerk Hardware-Management 1-Gbit-/10-Gbit-Netzwerk 1-Gbit-Link 1-Gbit- Netzwerk Management Station UCP Select für die Managementund Mandanten-Cluster der Microsoft Private Cloud Hitachi Compute Blade 2000 Hitachi Unified Storage 1 Gb Network FC/iSCSI Mandanten-Cluster Productions-VMs Management-Cluster Storage Navigator Modular 2 System Center Management-Tools 10 Gbit 1 Gbit Abbildung 1

9 6 6 Zur Unterstützung dieser Referenzarchitektur müssen verschiedene Komponenten bereits vorhanden sein oder bereitgestellt werden. Active Directory und Domain Name Services sind für die Unterstützung der Hyper-V-Failover- Cluster und Management-Produkte wie System Center, Virtual Machine Manager 2012 und System Center Operations Manager 2012 erforderlich. Darüber hinaus muss ein Netzwerk zur Unterstützung des Out-of-Band-Hardware-Managements von Hitachi Compute Blade 2000 und Hitachi Unified Storage vorhanden sein.

10 7 7 Schlüsselkomponenten der Lösung Dies sind Beschreibungen der zur Bereitstellung dieser Lösung verwendeten Hardware- und Software-Schlüsselkomponenten. Hardware-Komponenten In Tabelle 1 sind die genauen Daten der zur Validierung im Labor von Hitachi Data Systems verwendeten Hardware-Komponenten aufgeführt. Tabelle 1. Hardware-Komponenten Hardware Beschreibung Version Menge Hitachi Unified Storage 150 Doppel-Controller 0915/B-H 1 8 Fibre-Channel-Ports mit 8 Gbit/s 4 iscsi-ports mit 1 Gbit/s 16 GB Cache-Speicher 274 SAS-SFF-2,5"-Laufwerke mit 600 GB und U/min Hitachi Compute Blade Chassis Hitachi Compute Blade 2000 E55A2-Blades 26 SAS-Festplatten mit 2 TB und U/min Chassis für 8 Blades 2 Fibre-Channel-Switches mit 8Gbit/s 4 Netzwerk-Switches mit 1/10 Gbit/s 8 externe Netzwerk-Ports mit 10 Gbit/s 2 Management-Module 8 Lüftermodule 4 Netzteilmodule Vollständiger Blade 2 Quad-Core Intel Xeon X5640 mit 2,66 GHz 128 GB Arbeitsspeicher pro Blade A0154-E

11 8 8 Hitachi Unified Storage Hitachi Unified Storage ist eine Midrange-Speicherplattform für alle Daten. Sie unterstützt Unternehmen bei der Erfüllung von Service-Level-Agreements in den Bereichen Verfügbarkeit, Performance und Datensicherheit. Die von Hitachi Unified Storage bereitgestellte Performance ist zuverlässig, skalierbar und für Block- und File-Daten verfügbar. Unified Storage verfügt über einfaches Management, ist für kritische Unternehmensanwendungen optimiert und arbeitet effizient. Unified Storage ist mit geringeren Anschaffungskosten verbunden. Der Speicher wächst mit den Anforderungen und Service-Level-Agreements und ist für die Bereitstellung von kritischen Unternehmensanwendungen gedacht. Integriertes Setup und Management vereinfachen den Betrieb und beschleunigen die Wertschöpfung. Unified Storage ermöglicht erhebliche Kosteneinsparungen durch die Konsolidierung von File- und Block-Daten. Erstellen Sie je nach Bedarf eine Cloud zur Bereitstellung Ihrer Services. Hitachi Unified Storage 150 bietet flexiblen, skalierbaren und kosteneffektiven modularen Speicher. Die symmetrischen Active/Active-Controller bieten einen integrierten, automatischen und hardwarebasierten E/A-Lastausgleich. Beide Controller in Unified Storage 150 weisen die Zugriffspfade von Controller zu logischer Einheit (LU) automatisch und dynamisch zu. Es besteht Zugriff auf alle LUs, ganz gleich, um welchen physischen Port es sich handelt oder welcher Server Zugriff anfordert. Hitachi Compute Blade 2000 Hitachi Compute Blade 2000 ist eine Bladeserver-Plattform der Enterprise- Klasse. Sie verfügt über folgende Funktionen: Eine ausgewogene Systemarchitektur, die keine Engpässe bei Performance und Durchsatz zulässt Flexibilität bei der Konfiguration Umweltfreundliche Energiesparfunktionen Schnelle Wiederherstellung bei Serverausfällen mithilfe einer N+1 Cold Standby-Ausführung zum Austausch von ausgefallen Servern innerhalb weniger Minuten Hitachi Compute Blade 2000 ist ideal für eine Private-Cloud-Lösung geeignet. Das Chassis enthält interne Fibre-Channel- und Netzwerk-Switches zur Einhaltung der Anforderungen an hohe Verfügbarkeit im Rahmen des Microsoft Private Cloud-Programms.

12 9 9 Software-Komponenten In Tabelle 2 ist die in dieser Referenzarchitektur verwendete Software aufgeführt. Tabelle 2. Software-Komponenten Software Version Hitachi Storage Navigator Modular 2 Abhängig vom Microcode Hitachi Dynamic Provisioning Abhängig vom Microcode Microsoft Multipath I/O (MPIO) Microsoft Windows Server 2008 (für Hyper-V-Server) Datacenter Edition, R2 Microsoft Windows Server 2008 (für alle virtuellen Maschinen) Enterprise Edition, R2 Microsoft SQL Server 2008 Enterprise Edition, R2 Microsoft System Center Virtual Machine Manager 2012 Microsoft Systems Center Operations Manager 2012 Microsoft Systems Center Configuration Manager 2012 Microsoft System Center Orchestrator 2012 Microsoft Deployment Toolkit 2010 Microsoft Windows Deployment Services 2008 R2 Hitachi Dynamic Provisioning Hitachi Dynamic Provisioning bietet auf Hitachi-Speichersystemen Funktionen für Wide Striping und Thin Provisioning. Die Verwendung von Dynamic Provisioning gleicht einem hostbasierten logischen Volume-Manager (LVM), allerdings ohne den anfallenden Verarbeitungs- Overhead. Dynamic Provisioning bietet einen oder mehrere Wide-Striping-Pools über viele RAID-Gruppen hinweg. Für jeden Pool werden ein oder mehrere Dynamic Provisioning Virtual Volumes (DP-VOLs) mit einer von Ihnen festgelegten logischen Größe von bis zu 60 TB erstellt, ohne dass vorher physischer Speicherplatz zugewiesen werden muss. Durch die Bereitstellung von Dynamic Provisioning werden die typischen Probleme im Zusammenhang mit besonders stark beanspruchten Bereichen, sogenannten Hotspots, auf logischen Speichergeräten (LDEVs) vermieden. Diese sind innerhalb einzelner RAID-Gruppen anzutreffen, sobald die Workload des Hosts die IOPS- oder Durchsatzkapazität der RAID-Gruppe überschreitet. Mit Dynamic Provisioning wird die Workload des Hosts über mehrere RAID- Gruppen verteilt, wodurch die Prozesse reibungsloser vonstatten gehen und Hotspots vermieden werden können.

13 10 10 In Verbindung mit Hitachi Unified Storage bietet Hitachi Dynamic Provisioning den Vorteil von Thin Provisioning. Die Zuweisung des physischen Speichers aus dem Pool an das Dynamic Provisioning Volume erfolgt nach Bedarf in 1-GB-Schritten, bis die für jedes Dynamic Provisioning Volume festgelegte logische Größe erreicht ist. Die Kapazität des Pools kann ohne Unterbrechung oder Ausfallzeit dynamisch erweitert oder verkleinert werden. Ein erweiterter Pool kann für ein gleichmäßiges Striping von Daten und Workload über aktuelle und neu hinzugefügte RAID-Gruppen hinweg neu angepasst werden. Microsoft Hyper-V 2008 R2 Microsoft Windows Hyper-V ist eine Hypervisor-basierte Virtualisierungstechnologie, die in den Versionen Windows Server 2008 x64 und Windows Server 2008 R2 in das Betriebssystem integriert ist. Mit ihr lassen sich durch Serverkonsolidierung der Platzbedarf von Hardware und die Kosten für Investitionen reduzieren. Microsoft System Center Virtual Machine Manager 2012 (SCVMM) Virtual Machine Manager 2012 ermöglicht ein zentrales Management der physischen und virtuellen IT-Infrastruktur, eine höhere Serverauslastung und eine dynamische Ressourcenoptimierung über mehrere Virtualisierungsplattformen hinweg. Die Komponente umfasst End-to-End-Funktionen für die Planung, Bereitstellung, Verwaltung und Optimierung der virtuellen Infrastruktur. Bei dieser Lösung wird SCVMM ausschließlich für das Management von Gästen und Hosts der Hyper-V-Private-Cloud in einem einzigen Rechenzentrum eingesetzt. Microsoft System Center Orchestrator System Center Orchestrator vereinfacht die Automatisierung der Aufgaben des Systemadministrators. Orchestrator verwendet zur Erstellung der Automatisierungsprozesse einen GUI-basierten Ansatz. Mit System Center Orchestrator werden Überwachungs- und Aktionsprozesse zur Ausführung bestimmter Vorgänge erstellt, wie der Erstellung virtueller Maschinen oder der Bereitstellung von Software-Updates. Microsoft System Center Operation Manager 2012 Operation Manager-Agenten wurden für die Fabric-Management-Hosts und virtuellen Maschinen bereitgestellt. Diese gastinternen Agenten werden nur zur Überwachung der Performance und des Zustands des Betriebssystems verwendet. Die Operation Manager-Instanz wird nur für die Überwachung der Hyper-V-Cloud-Infrastruktur verwendet. Microsoft System Center Configuration Manager 2012 System Center Configuration Manager 2012 führt umfassende Bewertungen, Bereitstellungen und Updates der Server, Client-Computer und Geräte über physische, virtuelle, verteilte und mobile Umgebungen hinweg durch.

14 11 11 Microsoft Deployment Toolkit Microsoft Deployment Toolkit (MDT) ist für die Netzwerkbereitstellung von Windows 2008 R2 zuständig. Die gesamte für die Installation erforderliche Software (Betriebssystem, Treiber und Updates) sind zu Bereitstellungspaketen zusammengefasst. Diese Bereitstellungspakete werden mittels eines MDT-Servers über das Netzwerk gesendet.

15 12 12 Lösungsdesign Dieser Abschnitt enthält genaue Informationen zum Design der in dieser Referenzarchitektur verwendeten Microsoft Hyper-V Private Cloud. Er umfasst die Software- und Hardware-Designinformationen, die zur Erstellung der grundlegenden Infrastruktur für die Private-Cloud-Umgebung erforderlich sind. Übergeordnete Architektur Zur Gewährleistung eines einfachen Managements, guter Skalierbarkeit und vorhersehbarer Performance werden bei dieser Lösung Hitachi Compute Blade 2000 und Hitachi Unified Storage als Ressourcen-Pools zur Unterstützung der Private-Cloud-Architektur verwendet. Hitachi Compute Blade 2000 bietet ausreichend Ressourcen, um eine Großzahl an virtuellen Maschinen zu hosten. Hitachi Unified Storage unterstützt Hitachi Dynamic Provisioning zur Vereinfachung des Managements und zur schnellen Bereitstellung von virtuellen Maschinen. Bei dieser Referenzarchitektur wird ein Hitachi Compute Blade 2000-Chassis mit acht Blades verwendet. Auf allen Blades kommt Microsoft Windows 2008 R2 Hyper-V mit Failover-Clustering zum Einsatz. Es wurde ein Hyper-V-Failover- Cluster mit zwei Knoten konfiguriert zur Unterstützung der Management- Infrastruktur und zur Bereitstellung hoher Verfügbarkeit. Dieser Management- Cluster mit zwei Knoten unterstützt die Bereitstellung und das Management der virtuellen Maschinen mittels Virtual Machine Manager 2008 R2 und Virtual Machine Manager-Self-Service-Portal. Darüber hinaus werden auf diesem Hochverfügbarkeits-Cluster die Tools und Dienstprogramme für die Überwachung und Erfassung der Performance der Private-Cloud-Infrastruktur gehostet. Ein Microsoft Hyper-V-Failover-Cluster mit sechs Knoten wurde zum Hosten der virtuellen Maschinen der Mandanten konfiguriert, die über den Management- Cluster bereitgestellt werden. So besteht die Möglichkeit, virtuelle Maschinen schnell zwischen den Knoten des Clusters zu verschieben und für hohe Verfügbarkeit zu sorgen. Zur Unterstützung der Speicheranforderungen hinsichtlich Kapazität, Performance und schneller Provisionierung einer Private-Cloud-Infrastruktur wurde Hitachi Unified Storage bereitgestellt und für die Verwendung von Hitachi Dynamic Provisioning-Pools konfiguriert. Die Speicherkonfiguration für die Private-Cloud-Architektur besteht aus vier auf Hitachi Unified Storage konfigurierten Dynamic Provisioning-Pools. Ein Pool dient zum Hosten der virtuellen Festplatten (VHDs) für die Betriebssysteme der virtuellen Maschinen, zwei Pools dienen zum Hosten der Anwendungsdaten und ein Pool dient zum Speichern der Backup-Daten. In den Dynamic Provisioning- Pools für die Betriebssysteme und Anwendungsdaten wurden LUNs für freigegebene Cluster-Volumes (CSV) zugewiesen. Die vom Backup-Pool zugeordneten LUNs sind Standard-LUNs.

16 13 13 Mit 32 TB verfügt der Backup-Pool der Referenzarchitektur über genügend Kapazität für die Verwendung von Microsoft Data Protection Manager 2012 oder die Unterstützung einer vorhandenen Backup-Strategie, um einen ausreichenden Schutz der Speicherumgebung zu gewährleisten. Genaue Informationen zum Schutz von Hyper-V-CSVs mit Data Protection Manager 2012 und Hitachi Data Systems VSS Hardware Provider erhalten Sie unter Protecting Hyper-V CSVs with Microsoft Data Protection Manager and the Hitachi VSS Hardware Provider on the Hitachi Adaptable Modular Storage 2000 Family Implementation Guide (US). Die in dem Management-Cluster mit zwei Knoten gehosteten Microsoft System Center-Management-Tools wurden für die bedarfsmäßige Zuweisung der virtuellen Maschinen und der dazugehörigen Anwendungsdaten-LUNs über die Dynamic Provisioning-Pools hinweg verwendet. Es wird empfohlen, die Zuweisung der Anwendungs-LUNs nach einem Round-Robin-Verfahren vorzunehmen, um das Management der Anwendungsdaten einzelner virtueller Maschinen in den zwei für Anwendungsdaten verwendeten Pools zu minimieren. Abbildung 2 zeigt das physische Layout der Referenzarchitektur für Hitachi Hyper-V Cloud Fast Track.

17 14 14 Dynamic Provisioning-Pool 4 für Backup Dynamic Provisioning-Pool 3 für Anwendungsdaten Dynamic Provisioning-Pool 2 für Anwendungsdaten Dynamic Provisioning Pool 1 für BS/VHDs Hyper-V-Mandanten- Cluster mit 6 Knoten Windows Server 2008 R2 mit Hyper-V-Failover- Clustering Hitachi Unified Storage Hitachi Compute Blade 2000 Hyper-V- Management-Cluster mit 2 Knoten Windows Server 2008 R2 mit Hyper-V-Failover-Clustering Systems Center Operations und Configuration Manager 2012 Systems Center Virtual Machine Manager 2012 Systems Center Virtual Machine Self-Service-Portal Abbildung 2

18 15 15 Hitachi Compute Blade 2000-Chassiskonfiguration Bei der Referenzarchitektur werden acht X55A2-Blades, vier 1-/10-Gbit/s-LAN- Switchmodule und zwei Fibre-Channel-Switchmodule verwendet. Jeder Blade verfügt über zwei Onboard-NICs und vier zusätzliche NICs durch eine Mezzanine- Karte. Jede dieser NICs ist mit einem LAN-Switchmodul verbunden. Jeder Blade verfügt außerdem über eine Fibre-Channel-Mezzanine-Karte mit 2 Ports, die mit beiden Fibre-Channel-Swichmodulen verbunden ist. Abbildung 3 zeigt eine Vorder- und Rückansicht des in dieser Lösung verwendeten Hitachi Compute Blade x Standard-Blade X55A21 4 x 1-/10-Gbit-LAN- Switchmodul 2 x 8-Gbit-Fibre- Channel-Switchmodul Hitachi Compute Blade 2000 (Vorderseite) Hitachi Compute Blade 2000 (Rückseite) Abbildung 3 Hitachi Compute Blade 2000-Serverarchitektur Die Architektur des Hostservers ist eine kritische Komponente der virtuellen Infrastruktur. Durch die Fähigkeit des Hostservers, die Workload einer großen Anzahl an Konsolidierungskandidaten zu unterstützen, steigt die Konsolidierungsrate und sinken die Kosten. Wegen der Unterstützung vieler virtueller Maschinen pro Blade und der Erfüllung der im Rahmen des Microsoft-Private-Cloud-Programms gestellten Anforderungen hinsichtlich Prozessor, RAM und Netzwerkfunktionen wurde Hitachi Compute Blade 2000 für diese Referenzarchitektur ausgewählt.

19 16 16 In Tabelle 3 wird die Blade-Konfiguration aufgeführt. Jeder Blade verwendet Windows 2008 R2 Datacenter mit zwei Quad-Core Xeon X5640-Prozessoren mit 2,66 GHz und 128 GB RAM. Tabelle 3. Blade-Konfiguration Bladeserver Servername Rolle Blade 0 CFT-Knoten0 Mandanten-VMs des Hyper-V-Hosts Blade 1 CFT-Knoten1 Mandanten-VMs des Hyper-V-Hosts Blade 2 CFT-Knoten2 Mandanten-VMs des Hyper-V-Hosts Blade 3 CFT-Knoten3 Mandanten-VMs des Hyper-V-Hosts Blade 4 CFT-Knoten4 Mandanten-VMs des Hyper-V-Hosts Blade 5 CFT-Knoten5 Mandanten-VMs des Hyper-V-Hosts Blade 6 CFT-Knoten6 Hyper-V-Host Hyper-V-Management Blade 7 CFT-Knoten7 Hyper-V-Host Hyper-V-Management Tests haben ergeben, dass mit dieser Hitachi Compute Blade 2000-Konfiguration bis zu 32 virtuelle Maschinen pro Blade gehostet werden können. Damit stehen, wie in der Referenzarchitektur beschrieben, insgesamt 192 virtuelle Maschinen in einem Hyper-V-Failover-Cluster mit sechs Knoten zur Verfügung. Hyper-V-Hostbetriebssystem und -Auslagerungsdateien jedes Blades befanden sich auf zwei lokalen 146-GB-SAS-Laufwerken, die aus Performanceund Verfügbarkeitsgründen als RAID-1 konfiguriert waren. Speicherarchitektur Für die Hyper-V-Private-Cloud-Architektur wurde Hitachi Unified Storage verwendet. Bei dieser Architektur werden die VHDs für das Betriebssystem und die VHDs für die Anwendungen der virtuellen Maschinen in Hitachi Dynamic Provisioning-Pools gehostet. Alle LUNs in der Umgebung erscheinen den Hyper-V-Hosts als CSVs mit Ausnahme der LUNs für die Backup-Daten. Drei Dynamic Provisioning-Pools werden zum Hosten der VHDs der virtuellen Maschinen zugewiesen. Pool 1 wurde zum Hosten der VHDs für das Betriebssystems der Gastmaschine verwendet und Pool 2 und 3 zum Hosten der Daten-LUNs für die virtuellen Gastmaschinen.

20 17 17 Abbildung 4 zeigt ein übergeordnetes Diagramm der Hitachi Unified Storage-Konfiguration. Einschub 12 Backup Pool 4 Einschub 11 Einschub 10 Einschub 9 VM- Anwendungsdaten- Pool 3 Einschub 8 Einschub 7 Einschub 6 Einschub 5 Einschub 4 Einschub 3 VM- Anwendungsdaten- Pool 2 Einschub 2 Einschub 1 Einschub 0 BS-VHD-Pool 1 Hitachi Unified Storage SAS-SFF-Festplatten mit 600 GB und U/min 26 NL-SAS-Festplatten mit 2 TB und U/min Abbildung 4 Verfügbar und nicht zugewiesen Ersatz

21 18 18 Freigegebene Cluster-Volumes (CSVs) Bei dieser Referenzarchitektur wurden CSVs zum Hosten des Betriebssystems und der Anwendungsdaten der virtuellen Maschinen implementiert. CSVs werden ausschließlich für das Hyper-V-Failover-Clustering verwendet. Mit ihnen können alle Knoten im Cluster gleichzeitig auf dieselben Cluster-Speichervolumes zugreifen. Dieses Vorgehen umgeht die Beschränkung auf eine virtuelle Maschine pro LUN und ermöglicht mehrere virtuelle Maschinen für ein einziges CSV. Dadurch wird das Management der Speicherinfrastruktur in einer Private- Cloud-Umgebung vereinfacht. Da alle Cluster-Knoten in der Lage sind, gleichzeitig auf alle CSVs zuzugreifen, können Standardmethoden für die LUN-Zuweisung verwendet werden, die sich nach den voraussichtlichen Performance- und Kapazitätsanforderungen der Workloads richten. Microsoft empfiehlt bei den virtuellen Maschinen die Trennung der E/A-Vorgänge des Betriebssystems von den EA-Vorgängen der Anwendungsdaten. Das ist der Grund für die Erstellung mehrerer Dynamic Provisioning-Pools zum Hosten der CSVs ein Pool für die Betriebssystem-VHDs der virtuellen Maschinen und zwei zusätzliche Pools zur Unterstützung der anwendungsspezifischen VHDs. Die CSV-Architektur unterscheidet sich von anderen herkömmlichen gruppierten File-Systemen. Dadurch werden Einschränkungen bei der Skalierbarkeit umgangen, wie etwa die Einschränkung auf eine virtuelle Maschine pro LUN und Einschränkungen bei der Vergabe von Laufwerksbuchstaben. Deshalb müssen keine Besonderheiten bei der Skalierung der Anzahl an Hyper-V-Knoten oder virtuellen Maschinen auf einem CSV-Volume beachtet werden. Allerdings muss bedacht werden, dass es unter den virtuellen Festplatten aller virtuellen Maschinen, die auf einem bestimmten CSV ausgeführt werden, zu Speicher-E/A-Konflikten kommt. Deshalb ist es wichtig, die E/A-Workload- Merkmale dieser auf den CSVs in Dynamic Provisioning-Pools gehosteten virtuellen Maschinen zu kennen. Hier müssen die IOPS-Anforderungen sowie das E/A-Profil (z. B. zufällige Lese- und Schreibvorgänge oder sequenzielle Schreibvorgänge) jeder bereitzustellenden virtuellen Maschine berücksichtigt werden. RAID-Konfiguration Um bis zu 196 virtuelle Maschinen zu unterstützen, kommt bei dieser Referenzarchitektur eine RAID-6-Konfiguration (6D+2P) mit 600-GB-SAS-Festplatten ( U/min) zum Hosten der CSVs zum Einsatz. Ein RAID-6-Pool (6D+2P) mit 2-TB-SAS-Festplatten (7.200 U/min) wird zur Unterstützung des Backups der CSV- Volumes verwendet. Die vier bei dieser Lösung verwendeten Hitachi Dynamic Provisioning-Pools wurden aus 36 RAID-6-Gruppen (6D+2P) erstellt.

22 19 19 In Abbildung 4 werden die Konfigurationen für die Dynamic Provisioning-Pools aufgeführt, die im Labor von Hitachi Data Systems verwendet wurden. Tabelle 4. Dynamic Provisioning-Konfiguration für Cloud Fast Track-Architektur Dynamic Provisioning- Pool Anzahl der RAID- Gruppen Anzahl der Laufwerke , , , ,2 Nutzbare Pool-Kapazität (TB) Pool-Konfiguration Pool 1 umfasst die Betriebssystem-VHDs der virtuellen Maschinen für das Management und die Mandanten. Pools 2 und 3 umfassen CSVs für die Zuweisung zu den Anwendungsdatenbanken und -Files der virtuellen Gastmaschine. Tabelle 5 zeigt die LUN-Zuweisung für jeden Dynamic Provisioning-Pool, die im Labor von Hitachi Data Systems verwendet wurde. Tabelle 5. LUN-Zuweisung LUN-Zuweisung Dynamic Provisioning-Pool LUN- Größe (GB) LUNs Speicher-Ports Hyper-V- Cluster Freigegebenes Cluster-Volume 1 Pool F, 1F Management Quorumlaufwerk des Management-Clusters 1 01 Freigegebenes Cluster-Volume 1 Pool E, 1E, 0G, 1G Mandant Freigegebenes Cluster-Volume H, 1H Freigegebenes Cluster-Volume Freigegebenes Cluster-Volume Freigegebenes Cluster-Volume Freigegebenes Cluster-Volume Freigegebenes Cluster-Volume Freigegebenes Cluster-Volume

23 20 20 Tabelle 5. LUN-Zuweisung (Fortsetzung) LUN-Zuweisung Dynamic Provisioning-Pool LUN- Größe (GB) LUNs Speicher-Ports Hyper-V- Cluster Freigegebenes Cluster-Volume 9 Pool E, 1E, 0G, 1G Mandant Freigegebenes Cluster-Volume H, 1H Freigegebenes Cluster-Volume A Freigegebenes Cluster-Volume B Freigegebenes Cluster-Volume C Freigegebenes Cluster-Volume D Freigegebenes Cluster-Volume E Freigegebenes Cluster-Volume F Quorumlaufwerk des Mandanten- Clusters 1 10 Laufwerks- und LUN-Konfiguration Jede LU des Speichers wird den Knoten des Hyper-V-Mandanten- oder Hyper-V- Management-Clusters als LUN dargestellt. Abbildung 5 zeigt ausführlich die bei dieser Lösung verwendete Laufwerkskonfiguration.