Virtualisierung von Microsoft SQL Server auf konvergenten Web-Scale-Appliances der Dell XC Serie mit Nutanix Software

Transkript

1 Virtualisierung vn Micrsft SQL Server auf knvergenten Web-Scale-Appliances der Dell XC Serie mit Nutanix Sftware Technisches Infrmatinsblatt zur Dell XC Serie

2 Angesichts der zunehmenden Virtualisierung kritischer Anwendungen wie Micrsft SQL Server hat sich der Begriff Hyperknvergenz im Rechenzentrum etabliert. In diesem technischen Infrmatinsblatt werden die Leistungsvrteile knvergenter Infrastruktur für Micrsft SQL Server swie Best Practices erläutert. SQL Server auf knvergenter Infrastruktur Hyperknvergenz ist der Technlgietrend schlechthin, der das Enterprise-Rechenzentrum genaus wie Flash revlutiniert. Knvergenz ist das Knzept, bei dem Speicher und Cmputing (CPU und RAM) in einem einzigen Paket bereitgestellt und über Ethernet-Standardnetzwerke miteinander verbunden werden. In diesem technischen Infrmatinsblatt werden zentrale Leistungsaspekte vn Micrsft SQL Server swie die Vrteile der Verwendung knvergenter Dell XC Appliances auf Basis vn Nutanix für kritische SQL Server-Rechenlasten erläutert. Die Dell XC Appliance ist eine speziell entwickelte Infrastrukturlösung für Virtualisierungs- und Cludumgebungen. Sie kmbiniert die vielen Vrteile und die Wirtschaftlichkeit der Web-Scale- Architekturen vn Unternehmen wie Ggle, Facebk, und Amazn und stellt Unternehmen diese über das Nutanix Distributed File System (NDFS) bereit. Die Dell XC Lösung umfasst Speicher und Serverdatenverarbeitung (CPU und Arbeitsspeicher) mit hher Dichte in einer einzigen Plattfrm. Jede Kmpnente basiert auf der branchenüblichen und hch leistungsfähigen Intel Przessr-/ Servertechnlgie und bietet eine einheitliche, skalierbare Shared-Nthing-Architektur hne Single Pint f Failure (SPOF). Was Dell XC vn anderen Speicherlösungen unterscheidet, ist ihre kmprmisslse Einfachheit. Diese Einfachheit zeigt sich nicht nur in der einfachen Bereitstellung (30 Minuten) und den einfachen Przessen, etwa bei der dynamischen Steigerung der Systemgröße, sndern auch in der Einfachheit vn Entwurf und Architektur für erflgreiche Lösungen, auch für geschäftskritische Anwendungen wie Micrsft SQL Server. Die gesamte Speicherverwaltung ist VM-zentriert und erflgt mittels virtueller Laufwerke. Der Speicher-E/A eines virtuellen Laufwerks wird als das erkannt, was er ist, und vn NDFS ptimiert. Es gibt einen einzigen freigegebenen Speicherpl über eine verteilte Dell XC Umgebung hinweg, der Flash-basierte SSDs zur Bereitstellung einer hhen Leistung und niedrigen Latenz und HDDs mit hher Kapazität zur Bereitstellung kstengünstiger Kapazitäten umfasst. Die verschiedenen Arten vn Speichergeräten im Speicherpl werden autmatisch mittels intelligenter Algrithmen in Schichten angerdnet, um sicherzustellen, dass die am häufigsten verwendeten Daten im Arbeitsspeicher der Flash verfügbar sind. Abbildung 1 bietet einen Überblick über die XC Serie, einschließlich jedes Hypervisr-Hsts (VMware ESXi der Micrsft Hyper-V), Micrsft SQL Server-VMs (Benutzer-VMs), Strage Cntrller-VM (Nutanix Cntrller VM) und der lkalen Festplatten. Jede Cntrller-VM ist direkt mit dem lkalen Speichercntrller und den entsprechenden Festplatten verbunden. Durch die Verwendung lkaler Speichercntrller auf jedem ESXi-Hst erflgt der Zugriff auf Daten über NDFS lkal. Es müssen nicht immer Daten über das Netzwerk übertragen werden, was die Latenzzeit verbessert. NDFS srgt dafür, dass Schreibvrgänge repliziert werden. Dabei werden Daten für Resilienz innerhalb der Plattfrm verteilt. Der lkale Speichercntrller auf jedem Hst srgt dafür, dass Speicherleistung und Speicherkapazität erhöht werden, wenn der Dell XC Serie zusätzliche Knten hinzugefügt werden. Benutzer-VM(s) Benutzer-VM(s) Benutzer-VM(s) Hypervisr Hypervisr Hypervisr E/S VM-E/A da VM-E/A VM-E/A SCSI-Cntrller Cntrller- VM SCSI-Cntrller Cntrller- VM SCSI-Cntrller Cntrller- VM NDFS Skalierung Abbildung 1: Die Dell XC Serie kann prblemls hne die Einschränkungen herkömmlicher Speichersysteme skaliert werden. 2 Virtualisierung vn Micrsft SQL Server auf knvergenten Web-Scale-Appliances der Dell XC Serie mit Nutanix Sftware

3 Auch wenn der Speicher für die einzelnen Knten in der verteilten skalierbaren Architektur lkal rganisiert ist, wird er dem Hypervisr als gemeinsamer Speicher angezeigt und ist daher perfekt mit der Virtualisierungsschicht integriert. Im Fall vn VMware vsphere umfasst dies VMware DRS, VMware High Availability und VMware Fault Tlerance. Die Kmbinatin vn lkalem SSD- und HDD-Speicher zusätzlich zur intelligenten autmatisierten Anrdnung in Schichten srgt für ein Gleichgewicht vn Ksten und Leistung, während die Stabilisierungstechniken vn NDFS die Leistungseinbußen eliminieren, die mit RAID verbunden sind. Die lkale Speicherung vn Daten stellt die Leistung und die Quality f Service sicher, die für die einzelnen Hsts bereitgestellt werden müssen. Prblematische VMs können sich daher nicht in erheblichem Umfang auf die Leistung benachbarter VMs auswirken. Dies ermöglicht grße gemischte vsphere-wrkladcluster, die hinsichtlich Kapazität und Leistung effizienter und weniger fehleranfällig sind. Zum Zeitpunkt der Veröffentlichung dieses Berichts beträgt die typische Leistung mittelgrßer Mdelle mit vier Knten über 8 Rackeinheiten bis zu insgesamt 100 KB 4-KB-Randm-Lese-E/A, 50 KB 4-KB- Randm-Schreib-E/A und 1,4 GB/s sequenziellem Schreibdurchsatz und 3 GB/s sequenziellem Lesedurchsatz. Die Einfachheit der Dell XC Architektur und des NDFS vereinfachen das Speicherlayut. Abbildung 3 zeigt ein Beispiellayut, das in einer Dell XC Umgebung Standard ist. Es besteht aus einem einzelnen NFS-Datenspeicher (der im Fall vn Hyper-V einer einzelnen SMB 3.0-Freigabe) und einem einzelnen Speicherpl. Man braucht sich über mehrere LUNs der verknüpfte Warteschlangentiefen keine Gedanken zu machen. Die nächsten Schritte beziehen sich auf VMware vsphere, können aber auch auf Micrsft Hyper-V angewendet werden. SQL-VM OS+SQL Auslagerungsdatei TempDB-Daten Festplatten für SQL-DB TempDB-Prtkll DBData DBLg PV-SCSI-Cntrller PV-SCSI-Cntrller 80-GB-VMDK 80-GB-VMDK [Daten/Prtkll] N NFS-Datenspeicher RF2-CTR-VM CTR N SPI (PCIe-SSD, SATA-SSD, SATA-HDD) Nutanix DFS (NDFS) Abbildung 2: SQL Server-VM-Festplattenlayut auf der Dell XC Serie 3 Virtualisierung vn Micrsft SQL Server auf knvergenten Web-Scale-Appliances der Dell XC Serie mit Nutanix Sftware

4 Das vereinfachte Speicherlayut und die lkale Speicherung vn Daten auf jedem Knten, auf dem die VM ausgeführt wird, bietet für jeden SQL-Datenbanktypen eine Reihe vn Leistungsvrteilen. Dell XC Funktinen und Vrteile SQL OLTP Transaktinale Datenbank Lkale E/A-Vrgänge für Transaktinen mit niedriger Latenz Flash für Index- und wichtige Datenbankdateien Verarbeitet swhl zufällige als auch sequenzielle Rechenlasten prblemls Analytische SQL OLAP- Datenbank Leistungsstarke Abfragen und Berichte mit lkalen E/A-Vrgängen Sequenzielle Lese- und Schreibvrgänge mit hhem Durchsatz Kann prblemls für Wachstum skaliert werden Tabelle 1: Leistungsvrteile für SQL OLTP- und OLAP-Datenbanken. Um die Leistung der Dell XC Serie für Anwendungen wie Micrsft SQL Server zu demnstrieren, wurden im Rahmen des Whitepapers zu Best Practices für SQL auf Nutanix eine Reihe vn SQLIO- Benchmarks durchgeführt. Die flgenden Abbildungen 3 bis 7 zeigen die Ergebnisse dieser Benchmark-Tests: IOPS 40,000 35,000 30,000 25,000 20,000 15,000 10,000 5,000 0 SQLIO Einzelne VM Zufällige IOPS nach Blckgröße 512 KB 64 KB 8 KB Lesen Schreiben Abbildung 3: SQL Server SQLIO Einzelne VM Zufällige IOPS nach Blckgröße 1,400 SQLIO Einzelne VM Sequenzieller Durchsatz nach Blckgröße 1,200 Durchsatz (Mbit/s) 1, Lesen Schreiben 0 8 KB 64 KB 512 KB Abbildung 4: SQL Server SQLIO Durchsatz mit einzelner VM nach Blckgröße 4 Virtualisierung vn Micrsft SQL Server auf knvergenten Web-Scale-Appliances der Dell XC Serie mit Nutanix Sftware

5 600,000 SQL nach Bedarf Zufällige IOPS nach Anzahl an Knten 500, ,000 IOPS 300, , ,000 SK-Lese-IOPS SK-Schreib-IOPS Anzahl an Knten 8 16 Abbildung 5: SQL Server SQLIO Mehrere VMs IOPS-Skalierbarkeit Durchsatz (Mbit/s) 25,000 20,000 15,000 10,000 5,000 0 SQLIO nach Bedarf Durchsatz nach Anzahl an Knten 1 4 Númer de nós K Lesen: Mbit/s 512K Schreiben: Mbit/s Abbildung 6: SQL Server SQLIO Skalierbarkeit des Durchsatzes mit mehreren VMs Die Dell XC Serie kann neben bestehenden Speicherinvestitinen verwendet werden und Rechenlasten vn bestehenden Speicherplattfrmen verlagern, sdass Kapazität und Leistung frei werden, bis für die vrhandene Umgebung eine Aktualisierung ansteht. Die Migratin zur Dell XC Serie ist einfach. Die Leistungsfähigkeit und lineare Skalierbarkeit in Kmbinatin mit der kmprmisslsen Einfachheit der Dell XC Serie machen sie zu einer guten Wahl für SQL Server-Database-as-a-Service-Prjekte. Nutanix hat eine Reihe vn Dkumenten zur Virtualisierung vn Micrsft SQL Server erstellt. Diese Berichte sind unter im Abschnitt "Ressurcen" zu finden: VMware vsphere n Nutanix Best Practices White Paper SQL Server Best Practices White Paper and Reference Architecture Nutanix Bible: Technlgy Guide Anhang: Best-Practice-Checkliste zu Micrsft SQL Server auf Nutanix Best Practices für MS SQL Server auf Nutanix lassen sich zu den flgenden vier allgemeinen Vrgehensweisen zusammenfassen. HINWEIS: Die Vrteile einer Best-Practice-Knfiguratin und -Optimierung liegen hauptsächlich auf der MS SQL Server-Ebene. Allgemein Führen Sie eine aktuelle Zustandsanalyse durch, um Rechenlasten und Dimensinierung zu ermitteln Nehmen Sie sich vrab Zeit, eine Lösung zu entwerfen, die swhl aktuelle als auch zukünftige Anfrderungen erfüllt Achten Sie beim Entwurf darauf, knsistente Leistung, Zuverlässigkeit und Skalierbarkeit zu bieten Dimensinieren Sie weder zu knapp nch zu grßzügig achten Sie auf die richtige Dimensinierung Beginnen Sie mit einer Machbarkeitsstudie, führen Sie Tests, Optimierungen, Wiederhlungen und Skalierungen durch 5 Virtualisierung vn Micrsft SQL Server auf knvergenten Web-Scale-Appliances der Dell XC Serie mit Nutanix Sftware

6 Kernkmpnenten Micrsft SQL Server Leistung und Skalierbarkeit Verwenden Sie mehrere Laufwerke für TempDB-Prtkll/-Daten und Datenbankprtkll/-daten Beginnen Sie mit mindestens 2 Laufwerken für kleine Umgebungen der 4 für größere Umgebungen Achten Sie auf einen PAGEIOLATCH_XX-Engpass und skalieren Sie die Anzahl der Laufwerke nach Bedarf Verwenden Sie als Größe der NTFS-Zuweisungseinheit 64 KB für MSSQL-Laufwerke Aktivierung gesperrter Seiten im Speicher für MSSQL Server-Serviceknt (HINWEIS: Wenn diese Einstellung verwendet wird, muss der Speicher der VM gesperrt sein; gilt nur für Speicher > 8 GB) TempDB-Datendateien Legen Sie die TempDB-Größe zwischen 1 und 10 % der Größe der Instanzdatenbanken fest Wenn die Anzahl der Kerne < 8, entspricht die Anz. der Kerne der Anz. der Datendateien Wenn die Anzahl der Kerne > 8, verwenden Sie zunächst 8 Datendateien Achten Sie auf Knflikte bei In-Memry-Zuweisung (PAGELATCH_XX) und skalieren Sie immer 4 Dateien gleichzeitig, bis der Knflikt behben ist! Datenbankdatendateien Dimensinieren Sie entsprechend und aktivieren Sie AUTOGROW entsprechend dem Datenbankwachstum Verwenden Sie nicht die Optin AUTOSHRINK für Daten- und Prtklldateien Halten Sie die Auslastung der Festplattenkapazität maximal unter 80 % Verwenden Sie mehrere Datendateien und Laufwerke Achten Sie auf Knflikte bei In-Memry-Zuweisung (PAGELATCH_ XX), wenn der Knflikt die Anzahl der Dateien erhöht Achten Sie auf E/A-Teilsystemknflikte (PAGEIOLATCH_XX), verteilen Sie bei Knflikten die Datendateien auf mehrere Laufwerke Ablaufverflgungsflags Implementieren Sie das Ablaufverflgungsflag 1118 beim Start, um einzelne Seitenzuweisungen zu entfernen Implementieren Sie Ablaufverflgungsflag 834, um grße Seiten zu aktivieren (für Tier-1-Leistung) Verwenden Sie den MSSQL Server Best Practices Analyzer (BPA), um mögliche Prbleme zu identifizieren Verwenden Sie schnelle Dateiinitialisierung Skalieren Sie die Anzahl der MSSQL.VMs und nicht die Anzahl der MSSQL- Instanzen pr VM Mehr Speicher = höhere Leistung; erhöhen Sie bei Leistungsengpässen den VM-Speicher Verwenden Sie eine dedizierte Festplatte für die Micrsft-Auslagerungsdatei Verfügbarkeit In den meisten Fällen bietet vsphere HA ein angemessenes Maß Verfügbarkeit für nicht geschäftskritische/tier-1-anwendungen Für geschäftskritische/tier-1-anwendungen: MSSQL 2012: verwenden Sie AlwaysOn-Verfügbarkeitsgruppen (bevrzugt) MSSQL 2008 und älter: verwenden Sie Prtkllversand der geclustertes MSSQL mit MSCS-Clustern Erstellen Sie knsistente Datenbanksnapshts/-sicherungen; die Häufigkeit sllte vn den erfrderlichen RPOs abgeleitet werden 6 Virtualisierung vn Micrsft SQL Server auf knvergenten Web-Scale-Appliances der Dell XC Serie mit Nutanix Sftware

7 Nutzen Sie native der Drittanbietertls zur Verwaltung vn Sicherungen (Beispiel: Micrsft System Center Data Prtectin Manager (DPM) etc.) Verwaltungsfunktinen Standardisieren, Überwachen und Warten Nutzen Sie eine MSSQL-Anwendungsüberwachungslösung (Beispiel: System Center etc.) Erstellen Sie standardisierte MSSQL-VM-Vrlagen Verwenden Sie eine knsistente Anzahl vn Festplatten und Layutschemata für MSSQL-VMs Fügen Sie MSSQL Server der Dmäne hinzu, und verwenden Sie Active Directry für Authentifizierung Nutzen Sie Cntained Database Authenticatin (MSSQL 2012) Verwenden Sie benannte Instanzen für MSSQL-Datenbankinstanzen, auch wenn Sie nur eine einzelne Instanz pr VM planen Stellen Sie bei benannten Instanzen Anwendungskmpatibilität mit dynamischen Prts sicher; legen Sie für die Instanz andernfalls die Verwendung eines festen Prts fest VMware vsphere (verwenden Sie entsprechende Best Practices bei Hyper-V) Beflgen Sie die leistungsbezgenen Best Practices zu VMware Vermeiden Sie die Überbelegung vn CPU-Kernen (bei Tier-1-Rechenlasten) Gleichen Sie bei kleinen MSSQL-VMs die Anzahl der vcpus an die Anzahl der Kerne pr physische NUMA-Knten an Gleichen Sie bei größeren MSSQL-VMs die Anzahl der vcpus an die physischen NUMA- Grenzen an, und nutzen Sie vnuma Srgen Sie dafür, dass die Anzahl der vcpus prblemls durch NUMA- Kntengrößen teilbar sind, um eine leichte Zeitplanung sicherzustellen Behalten Sie die Standardrichtlinie (beliebig) für Hyperthreading-Sharing bei Aktivieren Sie die Hst-Energierichtlinie "Hhe Leistung" Dell XC Sperren Sie MSSQL-VM-Speicher (bei Tier-1-Rechenlasten) Dimensinieren Sie MSSQL-VM-Speicher mithilfe der flgenden Berechnung: VM-Speicher = max. SQL Server-Speicher + ThreadStack + Betriebssystemspeicher + VM-Restkapazität Threadstack = max. SQL-Wrker-Threads * 2 MB (bei x64) Verwenden Sie paravirtuelle SCSI-Cntrller und VMXNET3-NICs Verwenden Sie Ressurcenpls mit krrekter Freigabezuweisung Verwenden Sie DRS-Affinitätsvermeidungsregeln, um MSSQL-VMs auseinanderzuhalten Verwenden Sie einen einzelnen Cntainer für SQL Server Verwenden Sie ein entsprechendes Mdell je nach Datenverarbeitungs- und Speicheranfrderungen Behalten Sie den Arbeitssatz idealerweise auf einer SSD und srgen Sie dafür, dass die Datenbankgröße die Kntenkapazität nicht überschreitet Wählen Sie ein Mdell, bei dem die gesamte Datenbank idealerweise auf einen einzelnen Knten passt. HINWEIS: Stellen Sie bei größeren Datenbanken, die nicht auf einen Knten passen, sicher, dass zwischen Knten ausreichend Bandbreite vrhanden ist Verwenden Sie für MSSQL-Rechenlasten mit hher E/A-Intensität Kntenmdelle mit mehr Speicher Erstellen Sie eine dedizierte Knsistenzgruppe mit den MSSQL-VMs und Anwendungen Nutzen Sie bei der Erstellung vn Snapshts für die Knsistenzgruppe "anwendungsknsistente Snapshts", um VSS zu aktivieren 7 Virtualisierung vn Micrsft SQL Server auf knvergenten Web-Scale-Appliances der Dell XC Serie mit Nutanix Sftware

8 Unterstützende Kmpnenten: Netzwerk Verwenden und ptimieren Sie QS für NDFS und Datenbankverkehr Verwenden Sie 10GbE-Switches mit niedriger Latenz Verwenden Sie redundante 10GbE-Uplinks vn jedem Nutanix Knten Srgen Sie für adäquaten Durchsatz zwischen Nutanix Knten und MSSQL-VMs Prüfen Sie, b Pause-Frames auftreten, welche die Replikatin und die VM- Kmmunikatin beeinträchtigen könnten Active Directry Verwenden Sie AD-basierte Authentifizierung für MS SQL Server-VMs Betriebssystem- und Anwendungs-Updates Planen Sie Updates s, dass sie außerhalb vn Geschäftszeiten durchgeführt werden, um Leistungseinbußen zu vermeiden Staffeln Sie Updates in Phasen Micrsft Supprt für die Virtualisierung vn SQL Server auf VMware Micrsft Supprt für die Virtualisierung vn SQL Server auf VMware ist auf "Best Effrt" beschränkt. Die Micrsft Best Practice für die Virtualisierung vn SQL Server ist, Hyper-V zu verwenden, wmit Kunden umfassenden Micrsft Supprt für ihre Lösung erhalten. Micrsft blckiert die Virtualisierung vn Micrsft Rechenlasten auf VMware nicht, kann aber für diesen Anwendungsfall nur Supprt auf der Basis vn "Best Effrt" bieten. Nähere Infrmatinen zu Micrsft Supprt für Prdukte auf VMware VMs finden Sie unter Dell Inc. Alle Rechte vrbehalten. Dell und das Dell Lg sind Marken vn Dell Inc. Andere Marken und Handelsnamen können in diesem Dkument benutzt wrden sein, um entweder auf die juristischen Persnen, welche die Marken und Namen beanspruchen, der deren Prdukte Bezug zu nehmen. Dell erhebt keinerlei Anspruch auf Eigentumsrechte an den Marken und Handelsnamen Dritter. Dieses Dkument dient lediglich Infrmatinszwecken. Dell behält sich das Recht vr, die beschriebenen Prdukte jederzeit hne Ankündigung zu ändern. Die Angaben wurden srgfältig zusammengestellt, dennch kann keinerlei ausdrückliche der stillschweigende Garantie übernmmen werden. Leasing- und Finanzierungsleistungen werden vn Dell Financial Services L.L.C. der seinem Partner und Bevllmächtigten ("DFS") für qualifizierte Kunden bereitgestellt. Angebte sind möglicherweise nicht in allen Ländern erhältlich der können je nach Land variieren. Verfügbare Angebte können jederzeit hne Vrankündigung geändert werden und unterliegen der Prduktverfügbarkeit, einer Kreditgenehmigung swie der Einreichung aller vn DFS gefrderten Unterlagen in vllständig und krrekt ausgefüllter Frm. Für bestimmte Angebte kann ein Mindesttransaktinsumfang gelten. Die Angebte gelten nicht für die private Nutzung der die Nutzung in Familie und Haushalt. XC_Series_Tech_Nte_ Virtualisierung vn Micrsft SQL Server auf knvergenten Web-Scale-Appliances der Dell XC Serie mit Nutanix Sftware