EMC VSPEX COM EMC XTREMSF E EMC XTREMCACHE

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1 GUIA DE PROJETO EMC VSPEX COM EMC XTREMSF E EMC XTREMCACHE EMC VSPEX Resumo Este guia de projeto descreve como usar o EMC XtremSF e o EMC XtremCache em um ambiente virtualizado com EMC VSPEX Proven Infrastructure para VMware vsphere ou Microsoft Hyper-V. Este guia de projeto também ilustra como configurar o XtremSF, alocar os recursos do XtremCache seguindo as práticas recomendadas para obter o máximo de eficácia e usar todos os benefícios oferecidos pelo XtremCache. Dezembro de 2013

2 Copyright 2013 EMC Corporation. Todos os direitos reservados. Publicado no Brasil. Publicado em dezembro de A EMC atesta que as informações apresentadas neste documento são precisas e estão de acordo com suas práticas comerciais na data de publicação. As informações estão sujeitas a alterações sem prévio aviso. As informações nesta publicação são fornecidas no estado em que se encontram. A EMC Corporation não garante nem representa qualquer tipo de informação contida nesta publicação e especificamente se isenta das garantias implícitas de comercialização ou uso a um propósito específico. O uso, a cópia e a distribuição de qualquer software da EMC descrito nesta publicação exige uma licença de software. EMC 2, EMC e o logotipo da EMC são marcas registradas ou comerciais da EMC Corporation nos Estados Unidos e em outros países. Todas as outras marcas comerciais aqui utilizadas pertencem a seus respectivos proprietários. Para obter uma lista mais atualizada de produtos da EMC, consulte EMC Corporation Trademarks no site brazil.emc.com. do EMC VSPEX com EMC XtremSF E EMC XtremCache Número da peça H EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache

3 Índice Índice Capítulo 1 Introdução 9 Finalidade Valor comercial Escopo Público-alvo Terminologia Capítulo 2 Antes de Começar 13 Visão geral do fluxo de trabalho de implementação Leitura essencial Visões gerais da solução VSPEX Guias de Implementação VSPEX VSPEX Proven Infrastructure Capítulo 3 Visão Geral da Solução 17 Introdução Infraestrutura comprovada do EMC VSPEX EMC XtremCache: o Business Case XtremSF e XtremCache XtremSF XtremCache Benefícios de negócios do XtremSF e do XtremCache XtremSF XtremCache Recursos do XtremCache Gerenciamento do XtremCache Integração com VNX Suporte a Oracle RAC Recurso exclusivamente de software Suporte do AIX Arquitetura da solução Como o XtremCache funciona XtremCache em um ambiente virtualizado Capítulo 4 Práticas Recomendadas e Considerações de Projeto da Solução 39 VISÃO GERAL Previsor de desempenho do XtremCache EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache 3

4 Índice Requisitos Exemplo de resultado do Previsor de desempenho do XtremCache Ambientes VSPEX que podem se beneficiar do XtremCache Seleção de uma placa do XtremSF Práticas recomendadas de projeto MLC versus SLC Considerações de projeto de virtualização Recomendações sobre tamanho Recomendações de desempenho Considerações de posicionamento do XtremCache Flexibilidade Práticas recomendadas de projeto Considerações sobre VMware Considerações sobre Hyper-V Capítulo 5 Solução XtremCache para Aplicativos 55 VISÃO GERAL Arquitetura da implementação do XtremCache em VMware Arquitetura de implementação do XtremCache em Hyper-V XtremCache para banco de dados SQL Server OLTP Benefícios do XtremCache em um ambiente SQL Server OLTP Práticas recomendadas Projeto e implementação de caso de uso Configuração do XtremCache no ambiente VMware Resultados do teste XtremCache para Exchange Server Benefícios do XtremCache em um ambiente Exchange Práticas recomendadas Projeto e implementação de caso de uso Configuração do XtremCache no ambiente VMware Resultados do teste XtremCache para SharePoint Benefícios do XtremCache em um ambiente SharePoint Práticas recomendadas Projeto e implementação de caso de uso Configuração do XtremCache no ambiente VMware Resultados do teste XtremCache para Banco de Dados Oracle OLTP Benefícios do XtremCache em um ambiente Oracle Práticas recomendadas Projeto e implementação de caso de uso Resultados do teste EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache

5 Índice XtremCache para nuvem privada Benefícios do XtremCache em um ambiente de nuvem privada Práticas recomendadas Projeto e implementação de caso de uso Configuração do XtremCache no ambiente VMware Resultados do teste Capítulo 6 Referências 89 Documentação da EMC Outra documentação Links Apêndice A Informações sobre pedidos 93 Pedido o XtremSF e do XtremCache EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache 5

6 Índice Figuras Figura 1. Infraestrutura comprovada do VSPEX Figura 2. Intervalo de I/O entre o processador e os subsistemas de armazenamento Figura 3. Migração em tempo real do VMware Figura 4. Desduplicação de dados do XtremCache Figura 5. Visão geral da arquitetura de desduplicação de dados do XtremCache Figura 6. Modo split-card usado para configuração do SQL Server Figura 7. Centro de gerenciamento do XtremCache Figura 8. Implementação do XtremCache em um ambiente Oracle RAC Figura 9. Exemplo de Read Hit com o XtremCache Figura 10. Exemplo de Read Miss com XtremCache Figura 11. Exemplo de gravação com o XtremCache Figura 12. Implementação do XtremCache em um ambiente VMware Figura 13. XtremCache em ambientes VMware Figura 14. XtremCache em ambientes Hyper-V Figura 15. Exemplo de resultado do Previsor de desempenho do XtremCache: coleta de dados de desempenho Figura 16. Exemplo de resultado do Previsor de desempenho do XtremCache: distribuição de tamanho de I/O Figura 17. Exemplo de resultado do Previsor de desempenho do XtremCache: previsão da taxa de acesso ao cache Figura 18. Exemplo de resultado do Previsor de desempenho do XtremCache: previsão de latência de disco Figura 19. Casos de uso do XtremCache Figura 20. Comparação entre o armazenamento de dados em célula SLC e MLC flash Figura 21. Tela de configuração do dispositivo de cache Figura 22. Configuração do XtremCache com o plug-in do EMC VSI Figura 23. Implementação do XtremCache em um ambiente VMware para VSPEX Figura 24. Implementação do XtremCache em um ambiente Hyper-V para VSPEX Figura 25. Arquitetura da VSPEX Proven Infrastructure para implementação do XtremCache em VMware Figura 26. Arquitetura da VSPEX Proven Infrastructure para implementação do XtremCache em Hyper-V Figura 27. Projeto de arquitetura para o XtremCache ativado no ambiente virtual SQL Server Figura 28. Implementação do SQL Server AlwaysOn XtremCache Figura 29. Impulsionamento do desempenho após a ativação do XtremCache Figura 30. Projeto de arquitetura para o ambiente virtual Exchange ativado para XtremCache EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache

7 Índice Figura 31. Implementação do XtremCache para Exchange 2010 no vsphere Figura 32. Ativação da desduplicação de dados no dispositivo XtremCache Figura 33. Desempenho do Exchange 2010 com o XtremCache e carga de trabalho do LoadGen Figura 34. Estatísticas do XtremCache com desduplicação de dados Figura 35. Utilização da CPU do Exchange Server com a desduplicação de dados do XtremCache Figura 36. Latências do disco do Exchange Server com a desduplicação de dados do XtremCache Figura 37. Desempenho das LUNs do banco de dados Exchange com a desduplicação de dados do XtremCache Figura 38. Projeto de arquitetura para o XtremCache ativado no ambiente SharePoint Figura 39. Implementação do XtremCache para SharePoint 2010 no vsphere Figura 40. Diminuição da latência do banco de dados de conteúdo após a ativação do XtremCache Figura 41. Aprimoramento do desempenho da localização completa após a ativação do XtremCache Figura 42. Projeto de arquitetura para o XtremCache ativado no ambiente Oracle 11g R Figura 43. Implementação do XtremCache para Oracle 11g R2 no vsphere Figura 44. Aperfeiçoamento do TPM no OLTP Figura 45. Projeto de arquitetura para o ambiente de nuvem privada habilitado para o XtremCache com vários aplicativos Figura 46. Estatísticas de desduplicação do SQL Server OLTP Tabelas Tabela 1. Terminologia Tabela 2. Processo de implementação: sobreposição do XtremSF e do XtremCache na VSPEX Proven Infrastructure Tabela 3. Características de desempenho de placas XtremSF selecionadas Tabela 4. Grupo de placas do dispositivo XtremSF para pool de cache em ambiente ESXi Tabela 5. Utilitários de gerenciamento do XtremCache Tabela 6. Utilitários de gerenciamento do XtremCache Tabela 7. Comparação entre SLC e MLC flash Tabela 8. Cache recomendado para cada aplicativo Tabela 9. Dados de desempenho com carga OLTP Tabela 10. Implementação do XtremCache em um ambiente de nuvem privada Tabela 11. Resumo do desempenho do ambiente de nuvem privada EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache 7

8 Índice 8 EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache

9 Capítulo 1: Introdução Capítulo 1 Introdução Este capítulo apresenta os seguintes tópicos: Finalidade Valor comercial Escopo Público-alvo Terminologia EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache 9

10 Capítulo 1: Introdução Finalidade Valor comercial Escopo As EMC VSPEX Proven Infrastructures são otimizadas para a virtualização de aplicativos essenciais aos negócios. A VSPEX oferece aos parceiros a capacidade de planejar e projetar os ativos virtuais a fim de dar suporte a aplicativos, como Microsoft SQL Server, Microsoft SharePoint, Microsoft Exchange e Oracle Database, em uma nuvem privada VSPEX. A solução EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache oferece aos parceiros uma solução de armazenamento em cache baseada em servidor que reduz a latência dos aplicativos e aumenta o throughput. Esta solução funciona em uma camada de virtualização do VMware vsphere ou do Microsoft Hyper-V, apoiada pela família EMC VNX de sistemas de armazenamento de alta disponibilidade. Os componentes de computação e de rede, enquanto podem ser definidos pelo fornecedor, são projetados para serem redundantes e são suficientemente avançados para manipular as necessidades de processamento e de dados do ambiente de máquina virtual. Este guia de projeto descreve como selecionar e configurar os recursos do XtremCache para uma VSPEX Proven Infrastructure e inclui as práticas recomendadas e os resultados dos testes de caso de uso. Os administradores de TI estão sempre lutando para melhorar o desempenho de aplicativos que executam cargas de I/O (input/output) pesadas e, ao mesmo tempo, continuar a diminuir o custo de suporte dos sistemas. Normalmente, esses aplicativos sensíveis ao I/O são limitados pela latência do armazenamento e pelos tempos de resposta. O XtremCache é um software de cache inteligente que usa a tecnologia flash baseada em servidor para melhorar o desempenho reduzindo a latência e acelerando o throughput a fim de proporcionar uma melhoria significativa do desempenho dos aplicativos. O XtremCache acelera o desempenho das leituras colocando os dados mais próximos do aplicativo. Ele também protege os dados usando um cache de writethrough para o storage array em rede a fim de proporcionar HA (alta disponibilidade) persistente, integridade e recuperação de desastres. Acoplado com o software EMC FAST baseado em array, o XtremCache cria o caminho de I/O mais eficiente e inteligente desde o aplicativo até o datastore. O resultado é uma infraestrutura em rede otimizada dinamicamente para o desempenho, a inteligência e a proteção de ambientes físicos e virtuais. Este guia de projeto é uma solução geral que descreve como projetar e implementar os recursos do XtremCache em uma VSPEX Proven Infrastructure para VMware vsphere ou Microsoft Hyper-V. Além disso, este guia ilustra as práticas recomendadas e recomendações para o uso do XtremCache a fim de melhorar o desempenho de aplicativos virtualizados em execução em uma VSPEX Proven Infrastructure. 10 EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache

11 Capítulo 1: Introdução Público-alvo Este guia se destina a parceiros qualificados da EMC VSPEX. No guia, os parceiros do VSPEX que pretendem implementar o XtremSF e o XtremCache nos respectivos aplicativos são: Qualificados para vender e implementar os aplicativos que serão usados em conjunto com a solução XtremCache Qualificados pela EMC para vender, instalar e configurar a família EMC VNX de sistemas de armazenamento Certificados para venda de infraestruturas comprovadas do VSPEX Qualificado para vender, instalar e configurar os produtos de rede e de servidor necessários para as Infraestruturas comprovadas VSPEX Treinados e familiarizados com o hardware do XtremSF da EMC e o software XtremCache Os leitores também devem ter o treinamento técnico necessário e as informações relevantes para instalar e configurar: As soluções de nuvem privada do EMC VSPEX para VMware vsphere ou Microsoft Hyper-V, dependendo do hipervisor que estiver sendo usado Windows Server 2012 com Hyper-V ou VMware vsphere como as plataformas de virtualização Referências externas são fornecidas quando aplicável, e a EMC recomenda que os leitores conheçam esses documentos. Para obter detalhes, consulte Leitura essencial. Terminologia A Tabela 1 inclui a terminologia usada neste guia. Tabela 1. Terminologia Termo Conjunto de trabalho CSV DAS DSS IOPS MLC NFS Definição Os dados acessados com frequência que provavelmente serão promovidos para o XtremCache Cluster-shared volume (volume compartilhado colocado em ambiente de cluster). Um recurso de clustering do Windows Server que permite que várias máquinas virtuais clusterizadas usem a mesma LUN. Direct-attached storage (armazenamento de conexão direta) Decision support system (Sistema de suporte a decisões) Input/output operations per second (I/O por segundo) Multi-level cell flash (Flash de célula de vários níveis). Uma tecnologia de memória flash que utiliza vários níveis por células para permitir que mais bits sejam armazenados com o uso do mesmo número de transistores. Network File System (sistema de arquivos de rede) EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache 11

12 Capítulo 1: Introdução Termo PCIe SLC Tamanho da página do cache tempdb VHDX VMDK XtremCache XtremSF Definição Peripheral Component Interconnect Express (interconexão expressa de componente periférico) Single-level cell flash (flash de célula de nível único). Um tipo de SSD (Solid State Drive, unidade de estado sólido) que armazena um bit de informação por célula de mídia flash. A menor unidade de alocação que está dentro do cache, normalmente alguns kilobytes de tamanho. O tamanho da página padrão do XtremCache é 8 KB. Refere-se a um banco de dados de sistema usado pelo Microsoft SQL Server como uma área de trabalho temporária durante o processamento. Formato de disco rígido virtual Hyper-V Formato de disco de máquina virtual VMware Software de armazenamento em cache flash de servidor EMC Placas Flash PCIe (Peripheral Component Interconnect Express, interconexão expressa de componente periférico) da EMC com desempenho líder do setor 12 EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache

13 Capítulo 2: Antes de Começar Capítulo 2 Antes de Começar Este capítulo apresenta os seguintes tópicos: Visão geral do fluxo de trabalho de implementação Leitura essencial EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache 13

14 Capítulo 2: Antes de Começar Visão geral do fluxo de trabalho de implementação A EMC recomenda que você consulte o fluxo de processo na Tabela 2 para projetar e implementar sua sobreposição de XtremSF e XtremCache na VSPEX Proven Infrastructure. Tabela 2. Processo de implementação: sobreposição do XtremSF e do XtremCache na VSPEX Proven Infrastructure Etapa Ação Referência 1 Analisar os produtos e os recursos do Xtrem. Documentação da EMC 2 Determinar se a solução XtremCache é adequada para seu aplicativo. 3 Escolher e solicitar a infraestrutura comprovada VSPEX apropriada. 4 Escolher o hardware do XtremCache necessário e determinar onde colocar as placas. 5 Implementar e testar seus aplicativos virtualizados. Práticas Recomendadas e Considerações de Projeto da Solução VSPEX Proven Infrastructure Solução XtremCache para Aplicativos Guias de Implementação VSPEX Leitura essencial A EMC recomenda que você leia os documentos a seguir, disponíveis no espaço do VSPEX no EMC Community Network ou no VSPEX Enablement Center. Visões gerais da solução VSPEX Guias de Implementação VSPEX Consulte os documentos de Visão geral da solução VSPEX a seguir: Virtualização de Servidor do EMC VSPEX para Empresas Midmarket Virtualização de Servidor do EMC VSPEX para Pequenas e Médias Empresas Consulte os Guias de Implementação do VSPEX a seguir: EMC VSPEX para Microsoft Exchange 2010 Virtualizado com Microsoft Hyper-V EMC VSPEX para Microsoft Exchange 2010 Virtualizado com VMware vsphere EMC VSPEX para Microsoft Exchange 2013 Virtualizado com Microsoft Hyper-V EMC VSPEX para Microsoft Exchange 2013 Virtualizado com VMware vsphere EMC VSPEX para Microsoft SharePoint 2010 Virtualizado com Microsoft Hyper-V EMC VSPEX para Microsoft SharePoint 2010 Virtualizado com VMware vsphere EMC VSPEX para Microsoft SharePoint 2013 Virtualizado com Microsoft Hyper-V 14 EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache

15 Capítulo 2: Antes de Começar EMC VSPEX para Microsoft SharePoint 2013 Virtualizado com VMware vsphere EMC VSPEX para Microsoft SQL Server 2012 Virtualizado com Microsoft Hyper-V EMC VSPEX para Microsoft SQL Server 2012 Virtualizado com VMware vsphere EMC VSPEX para Oracle Database 11g OLTP Virtualizado VSPEX Proven Infrastructure Consulte as infraestruturas comprovadas do VSPEX a seguir: Nuvem Privada do EMC VSPEX VMware vsphere 5.1 para até 100 Máquinas Virtuais Nuvem Privada do EMC VSPEX VMware vsphere 5.1 para até 500 Máquinas Virtuais Nuvem Privada do EMC VSPEX VMware vsphere 5.1 para até Máquinas Virtuais Nuvem Privada do EMC VSPEX VMware vsphere 5.5 para até Máquinas Virtuais Nuvem Privada do EMC VSPEX para Microsoft Windows Server 2012 com Hyper-V para até 100 Máquinas Virtuais Nuvem Privada do EMC VSPEX para Microsoft Windows Server 2012 com Hyper-V para até 500 Máquinas Virtuais Nuvem Privada do EMC VSPEX para Microsoft Windows Server 2012 com Hyper-V para até Máquinas Virtuais EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache 15

16 Capítulo 2: Antes de Começar 16 EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache

17 Capítulo 3: Visão Geral da Solução Capítulo 3 Visão Geral da Solução Este capítulo apresenta os seguintes tópicos: Introdução Infraestrutura comprovada do EMC VSPEX EMC XtremCache: o Business Case XtremSF e XtremCache Benefícios de negócios do XtremSF e do XtremCache Recursos do XtremCache Arquitetura da solução EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache 17

18 Capítulo 3: Visão Geral da Solução Introdução Este guia de projeto descreve os requisitos e processos para implementar p EMC XtremSF e o XtremCache em VSPEX Proven Infrastructures. A orientação se aplica a todas as infraestruturas comprovadas VSPEX, a menos que seja especificamente indicado de outra forma. Este capítulo oferece uma visão geral da VSPEX Proven Infrastructure, do XtremSF e do XtremCache, bem como das principais tecnologias usadas na sobreposição do XtremSF e do XtremCache para o VSPEX Proven Infrastructure. A infraestrutura comprovada VSPEX inclui servidores, armazenamento, componentes de rede e de aplicativos que se concentram em ambientes pequenos e médios de nuvem privada corporativa. A sobreposição do XtremSF e do XtremCache fornece redução da latência e acelera o throughput a fim de proporcionar uma melhoria significativa do desempenho dos aplicativos. Infraestrutura comprovada do EMC VSPEX Uma VSPEX Proven Infrastructure, conforme mostrado na Figura 1, é uma infraestrutura virtualizada modular validada pela EMC e oferecida pelos parceiros da EMC. O VSPEX inclui componentes que dão suporte a servidores, virtualização, rede, armazenamento e backup projetados pela EMC a fim de oferecer desempenho confiável e previsível. O VSPEX permite que as empresas transformem seus ambientes de TI, de aplicativo e de usuário final ao apresentar soluções completas de virtualização que foram dimensionadas e testadas pela EMC. Figura 1. Infraestrutura comprovada do VSPEX O VSPEX permite escolher as tecnologias de rede, servidor e virtualização que sejam apropriadas para o ambiente de um cliente, criando uma solução completa de virtualização. O VSPEX oferece implementação mais rápida para os clientes dos parceiros da EMC, com mais simplicidade e eficiência, mais opções e menores riscos para os negócios dos clientes. 18 EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache

19 Capítulo 3: Visão Geral da Solução EMC XtremCache: o Business Case Os recursos dos processadores modernos continuam a ampliar a lacuna de desempenho entre CPUs e discos. Com certa frequência, o datastore do disco se transforma em um gargalo em qualquer solução implementada. À medida que a capacidade e as cargas de trabalho aumentam, o sistema de armazenamento luta para manter o ritmo com as crescentes demandas de I/O. O desempenho do disco magnético permanece relativamente estático, enquanto o desempenho da CPU melhora em 100 vezes a cada década, conforme mostrado na Figura 2. Os Flash drives do XtremSF podem ajudar a preencher a lacuna. Figura 2. Intervalo de I/O entre o processador e os subsistemas de armazenamento A tecnologia flash pode ser usada de diferentes maneiras no ambiente de armazenamento para compensar as limitações de desempenho de armazenamento baseado em disco. A abordagem da arquitetura da EMC é usar a tecnologia certa, no local certo e no momento certo. Isso inclui o uso de flash das seguintes maneiras: No storage array Como um cache no array Como um cache no servidor Como um nível Como o armazenamento para o aplicativo inteiro EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache 19

20 Capítulo 3: Visão Geral da Solução XtremSF e XtremCache O XtremCache (anteriormente conhecido como VFCache ou EMC XtremSW Cache) é a primeira etapa da estratégia de flash de servidor de longo prazo da EMC. Essa estratégia oferece um produto de armazenamento no servidor com uma combinação de software de armazenamento em cache inteligente o XtremCache e hardware Flash PCIe baseado em servidor o XtremSF. O software XtremCache transforma a placa XtremSF em um dispositivo de armazenamento em cache para melhorar o desempenho de uma grande variedade de aplicativos críticos transacionais e de suporte a decisões. O XtremCache pode ser executado com uma grande variedade de placas Flash XtremSF MLC e SLC. Os parceiros do VSPEX podem solicitar o software XtremCache e o hardware XtremSF pelo Channel Express. Para obter mais informações, consulte Apêndice A: Informações sobre pedidos. XtremSF XtremCache O XtremSF é uma placa flash de hardware de servidor discreta que se encaixa em qualquer servidor montado em rack dentro do envelope de alimentação de um só slot PCIe, disponível com um amplo conjunto de recursos MLC e SLC. Ele pode ser implementado: Como armazenamento local que se encaixa no servidor para oferecer alto desempenho Em combinação com o software XtremCache a fim de melhorar o desempenho do storage array em rede, mantendo, ao mesmo tempo, o nível de proteção exigido por ambientes de aplicativos críticos Você pode usar o software XtremCache da EMC para criar armazenamento em cache no servidor para dados. O XtremCache foi projetado com os seguintes princípios básicos: Desempenho: reduza a latência e aumente o throughput para melhorar drasticamente o desempenho do aplicativo. Inteligência: adicione outro nível de inteligência estendendo a tecnologia FAST baseada em array para o servidor. Proteção: ofereça desempenho com proteção usando a alta disponibilidade e a recuperação de desastres do armazenamento em rede da EMC. A Tabela 3 mostra as características de desempenho de algumas placas XtremSF selecionadas. Tabela 3. Características de desempenho de placas XtremSF selecionadas Largura de banda de leitura (MB/s) Largura de banda de gravação (MB/s) IOPS de leitura aleatória de 4 K 350 GB MLC 550 GB MLC 700 GB MLC 1.4 TB MLC 2.2 TB MLC SLC de 350 GB SLC de 700 GB K 175 K 750 K 750 K 340 K 715 K 750 K 20 EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache

21 Capítulo 3: Visão Geral da Solução IOPS de gravação aleatória de 4 K IOPS mista e aleatória de 4 K Latência do acesso de leitura (4 kb) μs Latência do acesso de gravação (4 kb) μs 350 GB MLC 550 GB MLC 700 GB MLC 1.4 TB MLC 2.2 TB MLC SLC de 350 GB SLC de 700 GB 23 K 50 K 50 K 95 K 110 K 95 K 205 K 105 K 110 K 190 K 200 K 220 K 415 K 415 K Benefícios de negócios do XtremSF e do XtremCache XtremSF XtremCache O XtremSF oferece desempenho extremamente alto com baixa latência e permite que os aplicativos atinjam um desempenho baseado em classe de memória. Ele elimina a necessidade de aquisição de memória adicional ou capacidade de armazenamento ajudando, com isso, a reduzir o espaço físico de implementação geral. A família XtremSF de placas PCIe Flash baseadas em servidor oferece aos clientes os seguintes benefícios: Desempenho líder: os dispositivos Flash XtremSF fornecem, comprovadamente, uma quantidade recorde de 1,13 milhões de IOPS em um fator-forma padrão um feito incomparável no setor. O projeto de última geração do dispositivo XtremSF fornece duas vezes o throughput de outros produtos do mercado, aprimorando as cargas de trabalho reais em escala Web e outros aplicativos. Flexibilidade incomparável: O dispositivo Flash XtremSF está disponível em uma vasta gama de recursos emlc (de 350 GB a 2.2 TB) e SLC (350 GB e 700 GB). Além disso, quando implementados com o XtremCache, os dispositivos XtremSF podem ser usados como dispositivos de armazenamento em cache, proporcionando um desempenho acelerado com proteção de array para aplicativos, como Oracle, Microsoft SQL Server e Microsoft Exchange. Novos níveis de eficiência: os dispositivos Flash XtremSF oferecem o menor TCO (Total Cost of Ownership, custo total de propriedade) do setor um TCO 58% melhor do que de outras ofertas. Todos os produtos XtremSF são placas PCIe de 25 W padrão com metade da altura e metade do comprimento, proporcionam a maior capacidade de armazenamento com o menor espaço ocupado e o desempenho máximo, bem como a melhor densidade e o mais baixo consumo de energia, reduzindo, dessa maneira, a utilização de CPU em até 50%. O XtremCache fornece os seguintes benefícios principais: Proporciona aceleração de desempenho para cargas de trabalho com leitura intensiva Com a gravação no cache e na memória principal (write through), ele permite um desempenho acelerado com a proteção do storage array de back-end em rede. EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache 21

22 Capítulo 3: Visão Geral da Solução Recursos do XtremCache Fornece um caminho inteligente para as operações de I/O e garante que os dados certos estejam no lugar certo e na hora certa No modo split-card, permite que você use parte do server flash para cache e a outra parte como armazenamento de conexão direta (DAS) para dados temporários Transferindo o flash e o gerenciamento do nível de desgaste para a placa PCIe, ele usa o mínimo de CPU e de recursos de memória do servidor Atinge o maior valor econômico quando a desduplicação de dados é habilitada pelo fornecimento de um tamanho de cache efetivo maior do que o tamanho físico e uma expectativa de vida útil mais longa da placa Funciona em ambientes físicos e virtuais Integrado com plug-ins do EMC Virtual Storage Integrator (VSI) para vsphere, ele facilita o gerenciamento e o monitoramento do XtremCache em um ambiente VMware Funciona em ambientes de clustering ativos/passivos Funciona com a migração em tempo real do VMware Proporciona um modelo de desempenho altamente dimensionável no ambiente de armazenamento Armazenamento em cache flash no servidor para obter a velocidade máxima Armazenamento de gravação em cache e na memória principal (write through), oferecendo proteção total Aplicativo e armazenamento independente O software XtremCache armazena os dados consultados com mais frequência em cache na placa PCIe XtremSF com base em servidor, aproximando, assim, os dados do aplicativo. A otimização do armazenamento em cache do XtremCache adapta-se automaticamente a cargas de trabalho dinâmicas determinando quais dados são consultados mais frequentemente e colocando-os no cache do server flash. Isso significa que os dados mais ativos residem automaticamente na placa PCIe do servidor para proporcionar acesso mais rápido. O XtremCache acelera leituras e protege os dados usando gravação no cache e na memória principal (write through) para o storage array a fim de oferecer alta disponibilidade, integridade e recuperação de desastres persistentes. O XtremCache é transparente para os aplicativos, portanto, não é necessário regravar, testar nem certificar novamente para implementar o XtremCache no ambiente. O XtremCache funciona com qualquer storage array no ambiente. Seja qual for o fornecedor ou o tipo do armazenamento, ele funciona perfeitamente a fim de aprimorar o desempenho do storage array. O XtremCache descarrega uma grande parte do tráfego de leitura do storage array, o que permite alocar uma maior capacidade de processamento a outros aplicativos. Embora um aplicativo seja acelerado com o XtremCache, o desempenho do array para os outros aplicativos é mantido ou mesmo um pouco melhorado. 22 EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache

23 Capítulo 3: Visão Geral da Solução Integração do XtremCache com vsphere O XtremCache aprimora os ambientes virtualizados e físicos. A integração com plug-ins do EMC Virtual Storage Integrator para vsphere facilita o gerenciamento e o monitoramento do XtremCache. Migração em tempo real automatizada do VMware O XtremCache é compatível com migração de máquina virtual em tempo real (vmotion), HA, DRS e SRM (Storage Resource Management, gerenciamento de recursos de armazenamento). Você pode continuar a usar essas tecnologias exatamente como são usadas sem a presença do XtremCache. Durante o processo de migração, a máquina virtual permanece operacional e o cache é limpo, causando um impacto temporário no desempenho das operações de I/O. O software XtremCache deve ser instalado nas máquinas virtuais e no host ESX. O dispositivo XtremCache é criado como um dispositivo de RDM no pool do XtremCache, e passa através da máquina virtual atribuída. O dispositivo de cache aparece para os hosts ESX de origem e de destino como recursos compartilhados com um MPP (Massively Parallel Processing, processamento paralelo em grande escala) sobre RDM. Em cada máquina virtual, um dispositivo SCSI virtual é criado com um ID fixo. Esse ID é o mesmo em todos os hosts ESX dentro do cluster. A máquina virtual acessa o dispositivo flash usando um disco RDM sobre esse dispositivo SCSI. A atividade de gravação para o cache flui através do disco RDM até o MPP no ESX Server e, de lá, ela flui diretamente para o dispositivo flash. A Figura 3 ilustra a migração em tempo real com o XtremCache. Figura 3. Migração em tempo real do VMware Pós-migração Após a migração, o cache, que sempre inicia estático, deve "se aquecer" novamente, pois a máquina virtual agora usa um novo dispositivo físico. Este processo de ativação também evita que os dados no dispositivo de origem fiquem fora de sincronia com os dados em cache. A máquina virtual migrada pode então seguir as políticas de HA/DRS sem problemas, independentemente da disponibilidade do XtremCache no novo servidor ESXi. EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache 23

24 Capítulo 3: Visão Geral da Solução Integração com Hyper-V Impacto mínimo nos recursos do sistema Desduplicação de dados O XtremCache funciona perfeitamente com o host do Windows Hyper-V e com as máquinas virtuais que são implementadas a partir dele. O XtremCache não exige uma quantidade significativa de memória nem de ciclos de CPU, pois todo o gerenciamento do nível de desgaste e do flash é feito na placa PCIe e diferente de outras soluções PCIe não usa recursos do servidor. O XtremCache cria o caminho de I/O mais eficiente e inteligente do aplicativo para o datastore, o que resulta em uma infraestrutura dinamicamente otimizada para desempenho, inteligência e proteção para ambientes físicos e virtuais. Atualmente, a EMC é a única empresa que fornece aos clientes uma opção de desduplicação em uma placa flash de cache de servidor. A desduplicação pode oferecer os seguintes benefícios: Melhor custo por gigabyte: usando um tamanho de cache efetivo que é maior do que o tamanho de cache físico Maior expectativa de vida útil da placa: redução da quantidade de operações de gravação na placa flash, resultando em menos desgaste Ao armazenar apenas uma cópia de fragmentos idênticos de dados, a desduplicação pode eliminar a redundância permitindo, ao mesmo tempo, que os dados sejam referidos. Conforme mostrado na Figura 4, quando a desduplicação está ativada, somente uma cópia dos dados é realmente armazenada no XtremCache. Com algum espaço de memória adicional para indicadores, a quantidade de dados que pode ser armazenada em cache aumenta drasticamente. Figura 4. Desduplicação de dados do XtremCache A desduplicação de dados usa a memória do servidor para processar a função de desduplicação e maximizar a capacidade do XtremCache. Você pode ativar ou desativar essa função conforme necessário. Figura 5 mostra a arquitetura de desduplicação no XtremCache. 24 EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache

25 Capítulo 3: Visão Geral da Solução Figura 5. Visão geral da arquitetura de desduplicação de dados do XtremCache Suporte a clustering ativo/passivo O XtremCache é compatível com vários tipos comuns de clustering ativo/passivo de sistema operacional nativo. Clustering ativo/passivo compatível Alguns ambientes (Pacote de clusters RHEL, VCS e AIX PowerHA) requerem a configuração do script de clustering do XtremCache fornecido para garantir que dados obsoletos nunca sejam recuperados. Os scripts usam eventos de gerenciamento de cluster que se relacionam com uma transição de início/interrupção de serviços de aplicativos a fim de acionar um mecanismo que limpa o cache. Outros ambientes, como Microsoft Cluster Service e Oracle Real Application Clusters, não requerem configuração do script. Obs.: ao usar o XtremCache em um cluster, não defina discos de quórum como dispositivos de origem. Suporte a clusters ativo/passivo da Microsoft Para o XtremCache versão 2.0 e superior, vários aplicativos em um cluster podem usar XtremCache para ambientes do Microsoft Cluster Server. Os scripts necessários são instalados automaticamente durante a instalação do XtremCache. Os recursos de cluster são automaticamente definidos quando você define um dispositivo de origem. O serviço de cluster da Microsoft Cluster Service requer o seguinte: O Windows PowerShell deve ser instalado em todos os nós de cluster. Geralmente, o PowerShell é instalado por padrão durante uma instalação típica do Windows. O driver do XtremCache deve ser instalado em todos os nós do cluster, inclusive nós sem qualquer dispositivo de servidor. EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache 25

26 Capítulo 3: Visão Geral da Solução Aplicativos e discos compartilhados com dependências devem ser definidos antes de adicionar ou iniciar o dispositivo de origem do XtremCache. Recursos aparecerão automaticamente na janela do MSCS (Microsoft Cluster Services, serviços de cluster da Microsoft) depois que as fontes forem definidas. Em clusters ativo/passivo da Microsoft, quando o nó passivo de um cluster também é configurado como o nó ativo de um outro cluster de banco de dados, o XtremCache torna-se compatível com essa configuração especificando diferentes dispositivos do XtremCache para os dois clusters diferentes em dois nós diferentes. Várias placas por servidor Você pode instalar várias placas XtremSF em um só servidor e configurá-las como dispositivos de cache para aprimorar o desempenho do aplicativo. Pool do XtremCache em um servidor ESXi Em ambientes VMware, cada servidor ESXi pode ter um ou mais pools do XtremCache. Você pode adicionar dispositivos de um fornecedor específico e moldá-los para o mesmo pool de cache. Você pode usar uma placa flash em ambientes ESXi para DAS ou para armazenamento em cache, mas não para ambos (split-card). Quando você adiciona placas ao pool de cache local, todas as placas do mesmo grupo são adicionadas de acordo com aqueles definidos na Tabela 4: Tabela 4. Grupo de placas do dispositivo XtremSF para pool de cache em ambiente ESXi Nome do dispositivo XtremSF XtremSF550 XtremSF2200 XtremSF300S Membro do grupo Grupo A Grupo B XtremSF700 XtremSF1400 XtremSF350S Grupo C XtremSF700S Uso de placas flash para DAS Se você usar um cartão flash para DAS, qualquer cartão do mesmo grupo será usado como o cartão do DAS pretendido e não para armazenamento em cache. Por exemplo: Para um host ESX no qual o XtremSF550 e o XtremSF2200 estão instalados, se ambas as placas forem do mesmo grupo, elas deverão ser usadas para armazenamento em cache ou para DAS. Para um host ESX no qual o XtremSF550 e o XtremSF700 estão instalados, se as placas forem de diferentes grupos, elas poderão ser usadas em qualquer combinação de armazenamento em cache e DAS sem limitações. 26 EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache

27 Capítulo 3: Visão Geral da Solução Suporte ao modo split-card O XtremCache inclui uma opção de software exclusiva que permite dividir a placa XtremSF entre o cache e o armazenamento local. Você pode usar simultaneamente a placa como um dispositivo de armazenamento em cache para dados críticos, como um dispositivo de armazenamento de leitura e de gravação para dados temporários. Você pode otimizar totalmente sua carga de trabalho ajustando o armazenamento em cache ou o armazenamento sem precisar alterar a implementação da placa. Com esse recurso, as operações de leitura e gravação do aplicativo para o armazenamento local são realizadas diretamente no recurso flash do servidor. Como os dados no armazenamento flash local não persistem em nenhum storage array, ele é mais adequado apenas para dados efêmeros, como espaço de swap do sistema operacional e espaço de arquivos temporários. A Figura 6 mostra um exemplo de caso de uso para o modo split-card do XtremCache. Em um SQL Server, onde o tempdb precise de aceleração das operações de leitura e gravação, mas o arquivo de banco de dados precise somente de aceleração das leituras, o XtremSF pode ser configurado de maneira que essa parte da placa seja usada para o armazenamento local como tempdb e parte dela possa ser usada como cache. No entanto, há uma limitação nessa configuração, pois o vmotion não é viável quando o armazenamento tempdb é local. Figura 6. Modo split-card usado para configuração do SQL Server Gerenciamento do XtremCache O XtremCache inclui os utilitários de gerenciamento descritos na Tabela 5. Tabela 5. Utilitários de gerenciamento do XtremCache Utilitário de gerenciamento CLI (Command Line Interface, interface de linha de comando) Plug-in do VSI Descrição Você pode usar a CLI para executar os comandos vfcmt a fim de configurar e gerenciar o XtremCache. Ele está incluído na instalação do XtremCache. O EMC VSI Storage Viewer para VMware vsphere (EMC Virtual Storage Integrator) é um plug-in vsphere Client do VMware que fornece uma única interface de gerenciamento usada para gerenciar o armazenamento da EMC com o XtremCache dentro do ambiente vsphere. EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache 27

28 Capítulo 3: Visão Geral da Solução Utilitário de gerenciamento Lite Client Centro de gerenciamento Descrição O Xtrem Lite Client permite que você exiba, gerencie e monitore o XtremCache de uma máquina virtual ou física ou de um host ESX. Você também pode usar o Lite Client para gerenciar o XtremCache de um sistema individual. A comunicação entre o Lite Client e sistemas gerenciados usa o protocolo CIM/XML sobre HTTPS na porta O centro de gerenciamento do XtremCache Management oferece toda a funcionalidade do Lite Client. Além disso, ele retém o histórico da máquina e permite que você gerencie diversas máquinas (física, virtual hosts ESX) a partir de uma única exibição. Os usuários do VNX podem se beneficiar da integração do centro de gerenciamento com o Unisphere Remote para VNX. Para as LUNs do VNX que estão sendo aceleradas pelo XtremCache, essa integração simplifica o monitoramento do desempenho de armazenamento em cache ao exibir as informações diretamente nas telas de gerenciamento do Unisphere Remote. Além disso, você pode ver a integridade das placas flash do XtremSF que são gerenciadas pelo centro de gerenciamento do Unisphere Remote. Para habilitar essa integração, registre o centro de gerenciamento do XtremCache no Unisphere Remote fornecendo as credenciais e os endereços IP do centro de gerenciamento. 28 EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache

29 Capítulo 3: Visão Geral da Solução A Figura 7 mostra a visualização do desempenho do centro de gerenciamento do XtremCache. Figura 7. Centro de gerenciamento do XtremCache A Tabela 6 mostra as diferenças entre os utilitários de gerenciamento do XtremCache que você pode escolher para se adequar às necessidades específicas de seu ambiente. Tabela 6. Utilitários de gerenciamento do XtremCache CLI Plug-in do VSI Lite Client Centro de gerenciamento Ambiente Todos VMware Físico, exceto AIX Todos, exceto AIX Instalação Instalado por padrão com software de armazenamento em cache é executado no servidor Plug-in do VMware para vsphere Client Client desktop instalado é e executado em máquina com Windows É executado com um vapp (virtual appliance, dispositivo virtual), interface Web, sem instalação no client Escala Gerencia máquinas unitárias Gerencia diversas máquinas Gerencia máquinas unitárias Gerencia diversas máquinas Recomendado para Scripting, quando o acesso a GUI não é necessário, ou para AIX Gerenciamento de diversas máquinas virtuais aceleradas Acesso de GUI a uma única máquina, com custos mínimos de configuração Gerenciamento de diversas máquinas, ou quando o histórico e a auditoria sobre alterações são importantes API externa API do REST EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache 29

30 Capítulo 3: Visão Geral da Solução Integração com VNX Se o VNX Unisphere Remote estiver implementado, o XtremCache pode ser gerenciado e monitorado diretamente por meio do Unisphere Remote. A configuração e o monitoramento, como os recursos de link e de lançamento para aprofundamento e configuração de qualquer dispositivo de cache no sistema, podem ser feitos em um painel de gerenciamento único com: Seleção de LUN com base na análise de tendências do VNX Desempenho e monitoramento de integridade Detecção e configuração Suporte a Oracle RAC O suporte do XtremCache para Oracle RAC permite o armazenamento compartilhado ativo/ativo em um ambiente Oracle com um algoritmo de coerência de cache distribuído. O XtremCache dá suporte aos Oracle RAC no seguinte ambiente: Oracle 11g em Windows, RHEL ou OEL (que executam as mesmas versões do SO que são compatíveis com o XtremCache) Oracle Clusterware 11g em execução com interconexão de Ethernet Até oito nós por cluster No momento da instalação, XtremCache reconhece automaticamente a presença do Oracle RAC e alterna a operação para o modo de clustering. Quando um determinado block de informações é substituído no armazenamento compartilhado e em um dispositivo de cache, outros dispositivos de cache no cluster apagarão esse block de seus dispositivos de cache para impedir o uso de dados inválidos. Quando um nó se junta ao cluster, o XtremCache deve saber disso para fornecer modificação para o armazenamento compartilhado por esse nó. A integração com o gerenciamento de cluster do Oracle usa reservas persistentes SCSI-3 para notificar o armazenamento de back-end a esperar até que o XtremCache aprove o nó de associação antes de acessar o armazenamento. Quando um nó deixa o cluster, todos os dispositivos de cache mudarão para o modo de passagem e são limpos para garantir a coerência. Recomendamos usar esse recurso para armazenar em cache suas LUNs de arquivo de dados. Não o use para armazenar em cache redo logs, arquivos, dados temporários ou dados da grid. Obs.: O XtremCache é compatível com ambientes AIX, mas não damos suporte ao XtremCache para Oracle RAC em ambientes AIX. 30 EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache

31 Capítulo 3: Visão Geral da Solução A Figura 8 mostra como um ambiente Oracle RAC implementa o XtremCache. Figura 8. Implementação do XtremCache em um ambiente Oracle RAC Recurso exclusivamente de software Suporte do AIX O recurso exclusivamente de software do XtremCache permite que você use o XtremCache para servir como dispositivo de cache com qualquer outro dispositivo. Por exemplo, você pode usá-lo em servidores blade, assim como em muitas outras formas de dispositivos, inclusive todos os dispositivos SATA ou SAS e SSD (Solid State Drive) e placas PCIe, como HHHL (Half-Height, Half-Length) e HHFl. Você também pode usar dispositivos com configurações de barramento SCSI, ATA ou SATA. Os ambientes do VMware são compatíveis apenas a dispositivos SCSi. As versões 2.0 e superior do XtremCache são compatíveis com servidores IBM Power 7 com AIX 6.1 e 7.1. A edição padrão do PowerVM, o clustering nativo (PowerHA ativo/passivo) e os SSDs com certificação AIX são aceitos como hardware subjacente. EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache 31

32 Capítulo 3: Visão Geral da Solução Arquitetura da solução Como o XtremCache funciona Se as operações de I/O do aplicativo forem para um volume de origem no qual o XtremCache não tenha sido habilitado, o driver do XtremCache será transparente para as operações de I/O e funcionará como se não houvesse driver do XtremCache no pacote de discos de I/O do servidor. Nos exemplos a seguir, as operações de I/O do aplicativo são para um volume de origem que está sendo acelerado pelo XtremCache. Exemplo de read hit Neste exemplo, o XtremCache está em execução há algum tempo, e o conjunto de trabalho do aplicativo já foi promovido para o XtremCache. O aplicativo emite uma solicitação de leitura, e os dados estão presentes no XtremCache. Esse processo é denominado Read Hit, conforme mostrado na Figura 9. Figura 9. Exemplo de Read Hit com o XtremCache A sequência das etapas na Figura 9 é a seguinte: 1. O aplicativo emite uma solicitação de leitura que é interceptada pelo driver do XtremCache. 2. Como o conjunto de trabalho do aplicativo já foi promovido para o XtremCache, o driver do XtremCache determina que os dados solicitados pelo aplicativo já existem no XtremCache. Dessa maneira, a solicitação de leitura é enviada para a placa PCIe XtremSF e não para o armazenamento de back-end. 3. Os dados são lidos no XtremCache e retornados ao aplicativo. O Read Hit fornece ao aplicativo todos os benefícios de throughput e latência do XtremCache porque a solicitação de leitura é atendida dentro do servidor em vez de incorrer em latências na transmissão indo pela rede até o armazenamento de back-end. 32 EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache

33 Exemplo de falha de leitura Capítulo 3: Visão Geral da Solução Neste exemplo, o aplicativo emite uma solicitação de leitura, e os dados não estão presentes no XtremCache. Esse processo é denominado Falha de Leitura, conforme mostrado na Figura 10. Os dados não estão presentes no XtremCache porque a placa acabou de ser instalada no servidor ou o conjunto de trabalho do aplicativo foi alterado, e o aplicativo ainda não consultou esses dados. Figura 10. Exemplo de Read Miss com XtremCache A sequência das etapas na Figura 10 é a seguinte: 1. O aplicativo emite uma solicitação de leitura que é interceptada pelo driver do XtremCache. 2. O driver do XtremCache determina que os dados solicitados não estão no XtremCache e encaminha a solicitação para o armazenamento de backend. 3. Os dados são lidos no armazenamento de back-end e são retornados para o aplicativo. 4. Uma vez concluída a solicitação de leitura do aplicativo, o driver do XtremCache grava os dados solicitados na placa XtremSF. Esse processo é denominado promoção. Isso significa que quando o aplicativo ler os mesmos dados novamente, será um Read Hit para o XtremCache, conforme descrito no exemplo anterior. Se todas as páginas de cache do XtremCache já estiverem usadas, o XtremCache usará um algoritmo LRU (Last Recent Used, menos utilizado recentemente) para gravar novos dados. Se necessário, os dados que apresentarem menos probabilidade de serem usados no futuro serão descartados primeiro a fim de criar espaço para as novas promoções do XtremCache. Exemplo de gravação Neste exemplo, o aplicativo emitiu uma solicitação de gravação, conforme mostrado na Figura 11. EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache 33

34 Capítulo 3: Visão Geral da Solução Figura 11. Exemplo de gravação com o XtremCache A sequência das etapas na Figura 11 é a seguinte: 1. O aplicativo emite uma solicitação de gravação que é interceptada pelo driver do XtremCache. 2. Como se trata de uma solicitação de gravação, o driver do XtremCache a transmite para o armazenamento de back-end para conclusão. Os dados na solicitação de gravação são gravados na placa XtremCache paralelamente. Se o aplicativo estiver gravando em uma área de armazenamento que já tiver sido promovida para o XtremCache, a cópia desses dados no XtremCache será substituída. Dessa maneira, o aplicativo não receberá do XtremCache uma versão obsoleta ou antiga dos dados em resposta a futuras solicitações de leitura. Os algoritmos do XtremCache garantem que, se o aplicativo gravar alguns dados e, em seguida, ler os mesmos dados posteriormente, as solicitações de leitura localizem os dados solicitados no XtremCache. 3. Uma vez concluída a operação de gravação no armazenamento de backend, uma confirmação de gravação é enviada de volta ao aplicativo. O processo de promoção de novos dados para o XtremCache, conforme descrito nos dois exemplos anteriores, é denominado ativação de cache. Qualquer cache precisa ser aquecido com o conjunto de trabalho do aplicativo para que o aplicativo comece a perceber os benefícios do desempenho. Quando o conjunto de trabalho do aplicativo é alterado, o cache é automaticamente aquecido com os novos dados por um determinado período. 34 EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache

35 Capítulo 3: Visão Geral da Solução XtremCache em um ambiente virtualizado A implementação do XtremCache em um ambiente virtualizado é um pouco diferente de uma implementação em um ambiente físico. Em um ambiente virtualizado, várias máquinas virtuais no mesmo servidor podem compartilhar as vantagens de desempenho de uma só placa XtremSF ou de várias placas XtremSF no pool de XtremCache. Ambiente VMware A Figura 12 mostra uma implementação do XtremCache em um ambiente virtualizado VMware. Figura 12. Implementação do XtremCache em um ambiente VMware Uma implementação do XtremCache em um ambiente VMware consiste nos seguintes componentes: Uma placa XtremSF física no VMware ESX Server Firmware e driver do XtremSF e software XtremCache no ESX Server O software XtremCache em cada máquina virtual que precisa ser acelerada com o uso do XtremCache. Isso inclui o driver do XtremCache, o pacote de CLI (interface de linha de comando) e o XtremCache Agent. Somente máquinas virtuais que precisam ser aceleradas com o XtremCache devem ter o software XtremCache instalado. O plug-in do Xtrem VSI para o gerenciamento do XtremCache no cliente do VMware vcenter Tanto os volumes RDM (Raw Device Mapping, mapeamento de dispositivos brutos) quanto VMFS (Virtual Machine File System) são compatíveis com o XtremCache. Os sistemas de arquivos NFS em ambientes VMware também são compatíveis. EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache 35

36 Capítulo 3: Visão Geral da Solução A Figura 13 mostra detalhes de uma implementação de um ambiente VMware. Figura 13. XtremCache em ambientes VMware O dispositivo flash aparece para os hosts ESXi de origem e de destino como um recurso compartilhado através de um plug-in de múltiplos caminhos (MPP) sobre RDM. Em cada máquina virtual, um dispositivo SCSI virtual com um ID fixo que é idêntico em todos os hosts ESX no cluster é usado para acessar o dispositivo flash. O XtremCache proporciona a flexibilidade de implementar seu recurso de armazenamento em cache para uma ou muitas máquinas virtuais no host ESX a partir do servidor vcenter, com o plug-in do VSI ou o centro de gerenciamento do XtremCache fornecendo uma só visualização para configuração e gerenciamento. Para configurar esse ambiente: O datastore compartilhado do Xtrem (denominado XtremSW_Cache_DS) deve ser criado em uma LUN que seja visível para todos os hosts ESXi no datacenter que pode hospedar uma máquina virtual com o XtremCache nele. A LUN não precisa ter mais de 1 GB. Adicione os dispositivos XtremSF ao pool do XtremCache do servidor ESXi. Placas diversas do mesmo grupo (consulte a Tabela 4) no mesmo servidor ESXi precisarão ser adicionadas ao mesmo pool de cache. Ative o monitoramento remoto do XtremCache a partir do plug-in do VSI. Ative o mapeamento do UUID para dar suporte a vmotion, HA, DRS e SRM a fim de criar um dispositivo de cache a partir do pool do XtremCache. Você pode determinar o tamanho do dispositivo de cache pelos requisitos de armazenamento em cache da máquina virtual específica. Depois de criar o dispositivo de cache, você pode usá-lo da mesma maneira que é usado no ambiente físico. Anexe o dispositivo de origem a ser acelerado. A aceleração é iniciada por padrão. 36 EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache

37 Capítulo 3: Visão Geral da Solução O espaço do cache no pool de cache do ESX é consumido apenas quando a máquina virtual está ativa e não há espaço suficiente nesse servidor ESX. A atividade do vmotion será bem-sucedida mesmo se não houver nenhum cache ou espaço suficiente no servidor ESX. O espaço do cache para o XtremCache é alocado em uma base de ordem de chagada. Se não houver nenhum espaço quando a máquina virtual estiver ativa, o XtremCache vai operar no modo de passagem (como se não houvesse nenhum XtremCache) até que haja espaço para ele. Isso permite que o vmotion mova as máquinas virtuais para outro servidor ESX, mesmo se não houver espaço suficiente de cache (ou se a placa de cache tiver falhado por algum motivo). Ambiente Hyper-V A Figura 14 mostra uma implementação em um ambiente virtualizado Hyper-V. Figura 14. XtremCache em ambientes Hyper-V Uma implementação do XtremCache em um ambiente Hyper-V consiste nos seguintes componentes: Uma placa XtremSF física no servidor Windows Hyper-V Firmware e driver do XtremSF no servidor Windows Hyper-V Software XtremCache no servidor Windows Hyper-V Em um ambiente Hyper-V, todos os dispositivos que precisam ser acelerados são configurados no nível do servidor raiz do Hyper-V. O procedimento de instalação é idêntico ao procedimento descrito para o Windows Server físico. Ao contrário da implementação do VMware, todas as máquinas virtuais no ambiente Hyper-V compartilham a mesma placa XtremSF física instalada no servidor Hyper-V. O armazenamento em cache é fornecido por meio do host Hyper-V. EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache 37

38 Capítulo 3: Visão Geral da Solução No ambiente Hyper-V, o XtremCache fornece o recurso de armazenamento em cache para dar suporte a uma ou muitas máquinas virtuais no host Hyper-V: Os discos virtuais podem ser definidos antes ou após a configuração da LUN como um dispositivo de origem. Todos os discos virtuais alocados em uma LUN de dispositivo de origem serão acelerados. Todos os tipos de disco de passagem físicos, NFS e VHDX são compatíveis. Atualmente, volumes CSV- não são compatíveis. 38 EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache

39 Capítulo 4: Práticas Recomendadas e Considerações de Projeto da Solução Capítulo 4 Práticas Recomendadas e Considerações de Projeto da Solução Este capítulo apresenta os seguintes tópicos: VISÃO GERAL Previsor de desempenho do XtremCache Ambientes VSPEX que podem se beneficiar do XtremCache Seleção de uma placa do XtremSF Considerações de projeto de virtualização Considerações de posicionamento do XtremCache Considerações sobre VMware Considerações sobre Hyper-V EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache 39

40 Capítulo 4: Práticas Recomendadas e Considerações de Projeto da Solução VISÃO GERAL Este capítulo apresenta as práticas recomendadas e as considerações sobre a implementação do XtremCache na VSPEX Proven Infrastructure para vários aplicativos. Nós 1 consideramos os seguintes aspectos durante a arquitetura de solução: Previsor de desempenho do XtremCache Console de gerenciamento remoto do XtremCache Seleção da placa XtremSF Projeto do layout do XtremCache Projeto de virtualização Previsor de desempenho do XtremCache O Previsor de desempenho do XtremCache é uma ferramenta gratuita disponível no Suporte on-line da EMC. Você pode usar essa ferramenta para fazer uma estimativa dos benefícios da implementação do XtremCache em um ambiente específico. Ela coleta dados no lado do host usando ferramentas comuns de conjunto de rastreamento, e análise de rastreamento em um host ou em qualquer laptop que atenda aos requisitos de sistema. A ferramenta simula as operações do XtremCache e gera um arquivo de saída PDF descrevendo os benefícios. Requisitos Essa ferramenta não requer a aquisição de nenhuma placa ou software e é executado em todos os sistemas operacionais compatíveis com XtremCache. A ferramenta cria um conjunto de tabelas e gráficos que mostram se o ambiente pode se beneficiar do XtremCache, e fornece uma estimativa de melhoria de desempenho possível com base em: Tempo de resposta observado do host Capacidade usada pelo host Nível de skew 1 Neste guia, o termo "nós" refere-se à equipe de engenharia EMC Solutions que validou a solução. 40 EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache

41 Capítulo 4: Práticas Recomendadas e Considerações de Projeto da Solução Exemplo de resultado do Previsor de desempenho do XtremCache Esta seção fornece um exemplo de resultado da ferramenta Previsor de desempenho do XtremCache. Figura 15 mostra o conjunto de desempenho e a configuração de cache de um exemplo de PDF de resultado da ferramenta. Figura 15. Exemplo de resultado do Previsor de desempenho do XtremCache: coleta de dados de desempenho EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache 41

42 Capítulo 4: Práticas Recomendadas e Considerações de Projeto da Solução A Figura 16 mostra o resultado da ferramenta com relação à distribuição de disco I/O. Você pode usar essas informações para definir o tamanho da página e o tamanho máximo de I/O do XtremCache real para um melhor desempenho se necessário (o padrão para tamanho de página é 8 K e o tamanho máximo de I/O é de 64 k). Figura 16. Exemplo de resultado do Previsor de desempenho do XtremCache: distribuição de tamanho de I/O 42 EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache

43 Capítulo 4: Práticas Recomendadas e Considerações de Projeto da Solução A Figura 17 mostra a análise de leitura de cache. Se a ferramenta indica uma taxa de acesso ao cache muito alta, então o dispositivo sob carga é um bom candidato para aceleração do XtremCache. Figura 17. Exemplo de resultado do Previsor de desempenho do XtremCache: previsão da taxa de acesso ao cache EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache 43

44 Capítulo 4: Práticas Recomendadas e Considerações de Projeto da Solução A Figura 18 mostra uma estimativa da melhoria do desempenho obtida pelo disco a partir da aceleração do XtremCache. Este é um resultado simulado e serve como uma boa referência para perceber como o aplicativo se beneficiará da aceleração do XtremCache. Figura 18. Exemplo de resultado do Previsor de desempenho do XtremCache: previsão de latência de disco Para obter o melhor desempenho, use o Previsor de desempenho do XtremCache como uma ferramenta de planejamento quando o XtremCache for incluído em um ambiente VSPEX. Ambientes VSPEX que podem se beneficiar do XtremCache Ambientes de cara de trabalho com estas características podem geralmente se beneficiar do XtremCache: Uma alta taxa de carga de trabalho de leitura-para-gravação. A eficácia máxima é obtida quando os mesmos blocks de dados são lidos muitas vezes e raramente gravados. Um reduzido conjunto de trabalho que recebe o impulso máximo possível. Cargas de trabalho predominantemente aleatórias. Cargas de trabalho sequenciais tendem a ter um conjunto de dados ativo e significativamente maior em relação ao tamanho disponível do XtremCache (como data warehousing) e, portanto, não se beneficiam muito do XtremCache. Um alto grau de simultaneidade de I/O (ou seja, vários threads de I/O). Tamanhos de I/O menores (8 KB ou menos). Aplicativos que geram uma grande quantidade de I/O, como o Exchange Server 2010, ainda podem se beneficiar. 44 EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache

45 Capítulo 4: Práticas Recomendadas e Considerações de Projeto da Solução O software XtremCache permite que você ajuste recursos, como o tamanho da página e os tamanhos máximos de I/O, que ajudam muito esses ambientes a continuar a acelerar I/O específicas e evitar outras I/O (como I/O de leitura de backup). Conforme explicado em Capítulo 3: Visão Geral da Solução, o XtremCache pode acelerar operações de leitura enquanto todas as operações de gravação são gravadas no storage array e não são afetadas pelo XtremCache. Em muitos casos, é possível observar aprimoramento no desempenho do throughput de gravação à medida que o XtremCache descarrega as operações de leitura, permitindo que o array manipule mais operações de gravação como um benefício secundário. O XtremCache pode não ser adequado para aplicativos sequenciais ou com muita atividade de gravação, como data warehousing, fluxo contínuo, mídia ou aplicativos de big data. Figura 19 mostra estes casos de uso. Figura 19. Casos de uso do XtremCache O eixo horizontal representa uma proporção leitura-para-gravação típica para uma carga de trabalho de aplicativos. O lado esquerdo representa aplicativos com atividades intensas de gravação, como backups. O lado direito representa aplicativos com atividades intensas de leitura, como ferramentas de geração de relatórios. O eixo vertical representa o conjunto de trabalho da carga de trabalho do aplicativo. A extremidade inferior representa aplicativos que têm um conjunto de trabalho muito grande, e a parte superior do gráfico representa aplicativos com um conjunto de trabalho reduzido, em que a maior parte do I/O vai para um conjunto muito reduzido de dados. Em geral, os aplicativos com um conjunto de trabalho reduzido ocupam menos espaço no XtremCache. A melhoria de desempenho mais importante pode ser obtida com o XtremCache em aplicativos com atividades intensas de leitura com um reduzido conjunto de dados de trabalho altamente concentrado. EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache 45

46 Capítulo 4: Práticas Recomendadas e Considerações de Projeto da Solução Para resumir, você pode usar o XtremSF como o armazenamento local para aceleração de leitura e gravação, dados temporários e grandes conjuntos de trabalho, enquanto o XtremSF com XtremCache pode ser usado para a aceleração de leitura de dados essenciais com reduzidos conjuntos de trabalho que requerem proteção de dados. Seleção de uma placa do XtremSF Em geral, as duas tecnologias mais importantes usadas em todos os flash drives são: Célula flash baseada em SLC NAND Célula flash baseada em NAND MLC (Multilevel Cell, célula de vários níveis) Esta seção discute qual placa selecionar ao projetar uma solução XtremCache. O EMC XtremSF tem placas SLC e MLC de diferentes tamanhos para atender a diferentes necessidades de um ambiente de cliente. Para obter mais informações sobre tamanhos de placas XtremSF, consulte Tabela 3 na página 20. Práticas recomendadas de projeto Os dispositivos de armazenamento flash guardam as informações em um conjunto de células flash criado a partir de transistores de porta flutuante. Os dispositivos SLC armazenam apenas um bit de informações em cada célula flash (binária). Os dispositivos MLC armazenam mais do que um bit por célula flash por meio da seleção de vários níveis de carga elétrica a ser aplicada nas portas flutuantes dos transistores, conforme mostrado na Figura 20. Figura 20. Comparação entre o armazenamento de dados em célula SLC e MLC flash MLC versus SLC Como cada célula em MLC flash tem mais bits de informação, um dispositivo de armazenamento baseado em MLC flash oferece maior densidade de armazenamento em comparação a uma versão baseada em SLC flash. No entanto, a MLC NAND apresenta um desempenho e uma durabilidade inferiores devido às suas desvantagens arquitetônicas inerentes. A maior funcionalidade complica ainda mais o uso do MLC NAND, o que torna necessário implementar algoritmos e controladoras de gerenciamento flash mais avançados. A Tabela 7 compara as características de SLC e de MLC flash com alguns valores típicos. 46 EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache

47 Capítulo 4: Práticas Recomendadas e Considerações de Projeto da Solução Tabela 7. Comparação entre SLC e MLC flash Recursos MLC SLC Bits por célula 2 1 Durabilidade (ciclos de eliminação/gravação) Tempo de serviço de leitura (média) Tempo de serviço de gravação (média) Cerca de Cerca de μs 38 μs μs 377 μs Eliminação de blocos (média) μs μs Embora a tecnologia SLC NAND Flash ofereça uma densidade inferior, ela também proporciona um nível aprimorado de desempenho na forma de leituras e gravações mais rápidas. Como a SLC NAND Flash armazena apenas um bit por célula, a necessidade de correção de erros é reduzida. A SLC também permite uma maior durabilidade de ciclos de gravação e eliminação, tornando-a a opção mais adequada para uso em aplicativos que requeiram maior durabilidade e viabilidade em ciclos de vida de vários anos de produtos. A SLC e a MLC NAND oferecem recursos que atendem a diferentes tipos de aplicativos os que requerem alto desempenho a um custo por bit atraente (MLC) e os que são menos sensíveis aos custos e buscam um desempenho ainda melhor com o tempo (SLC). Considerações de projeto de virtualização O XtremCache é totalmente compatível quando implementado em um ambiente virtual com a tecnologia VMware vsphere ESXi ou Windows Server Hyper-V. A seguir, são descritas as práticas recomendadas e as considerações sobre projeto relativas ao XtremCache em ambientes virtualizados: Identifique as máquinas virtuais no servidor ESXi que seriam boas candidatas para que o XtremCache acelere seu desempenho a um custo razoável. Calcule a capacidade total necessária para o XtremCache. Se necessário, ajuste a colocação das máquinas virtuais no ambiente a fim de melhorar a utilização do XtremCache. Selecione a placa XtremSF apropriada em termos de capacidade e desempenho. Recomendações sobre tamanho Recomendações sobre tamanho estão disponíveis para cada tipo de aplicativo diferente. A implementação também varia de acordo com o ambiente. Tabela 8 mostra as configurações mínimas recomendadas para cada aplicativo, com base em nossos testes em um ambiente controlado com carga de trabalho de aplicativos e de banco de dados típicas. Use os números fornecidos como diretriz. Para determinar o tamanho ideal para um aplicativo e um ambiente específicos, é importante considerar o nível de desempenho necessário e o orçamento. Na EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache 47

48 Capítulo 4: Práticas Recomendadas e Considerações de Projeto da Solução maioria dos casos, a adição de mais XtremCache proporciona um melhor desempenho até o tamanho do cache se equiparar ou superar o tamanho do conjunto de trabalho. A Tabela 8 faz recomendações sobre o XtremCache para cada aplicativo. A relação de cache/armazenamento (a relação entre o cache e o tamanho do armazenamento do banco de dados, uma relação de 1:10, representa um XtremCache de 1 GB para cada 10 GB de dados) depende, em grande parte, do conjunto de trabalho ativo do banco de dados e mudará com base no uso real. Tabela 8. Cache recomendado para cada aplicativo Apl. Tipo de banco de dados Proporção leiturapara-gravação SQL Server/Oracle OLTP 90:10 1:10 SQL Server/Oracle OLTP 70:30 1:5 Relação recomendada de XtremCache para armazenamento 2 SharePoint Server Conteúdo/locali zação 100% de leitura 1:5 Exchange Server Mailbox 60:40 1:100 Recomendações de desempenho Para aplicativos OLAP (Online Analytical Processing) Oracle ou SQL Server, como um ambiente de data warehouse, o emlc XtremSF (autônomo ou no modo splitcard) pode ser usado como o tempdb para aprimorar o desempenho das consultas. Considere, pelo menos, 200 GB de espaço de tempdb para cada 1 TB de banco de dados. Considerações de posicionamento do XtremCache O EMC XtremCache pode acelerar o desempenho sob demanda para aplicativos em uma VSPEX Proven Infrastructure. Flexibilidade A flexibilidade de implementação do XtremCache permite a colocação do XtremSF no servidor host das máquinas virtuais específicas que requerem aceleração do desempenho. Nessas máquinas virtuais, você habilita apenas as LUNs de armazenamento específicas que precisam do XtremCache. Para garantir que essas máquinas virtuais continuem a ter acesso à aceleração do XtremCache, defina as regras de afinidade apropriadas para o hipervisor de maneira que as máquinas virtuais possam residir somente nos servidores acelerados pelo XtremSF Cache. Além disso, você pode instalar placas XtremSF Flash em todos os servidores físicos da infraestrutura de servidores e, em seguida, instalar e ativar o XtremCache em todos eles. 2 A relação do XtremCache para armazenamento é a relação entre o cache e o tamanho do armazenamento do banco de dados. Se a relação for de 1:10, então, para cada 10 GB de dados, forneça, pelo menos, 1 GB de XtremCache. 48 EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache

49 Capítulo 4: Práticas Recomendadas e Considerações de Projeto da Solução Práticas recomendadas de projeto Trabalhando na configuração básica do VSPEX, para cada aplicativo que você pretende executar no ambiente, determine quais aplicativos precisam da aceleração do XtremCache usando o Previsor de desempenho do XtremCache. Isso estimará os benefícios da adição do XtremCache ao ambiente. Use o XtremCache para aceleração de leituras de dados essenciais com reduzidos conjuntos de trabalho que requerem proteção de dados. Considere as seguintes diretrizes ao colocar a placa flash dentro da infraestrutura do servidor: Use o Previsor de desempenho do XtremCache para estimar os benefícios da adição do XtremCache ao ambiente Use o XtremCache para aceleração de leituras de dados essenciais com reduzidos conjuntos de trabalho que requerem proteção de dados. Quando a redundância for necessária, coloque, pelo menos, duas placas XtremSF em sua infraestrutura de servidores VSPEX. Se o vmotion for necessário, calcule a capacidade e o posicionamento do XtremSF de maneira que a capacidade restante do XtremSF e dos servidores ainda possa atender às configurações do XtremCache de todas as máquinas virtuais durante a execução do vmotion. Por exemplo, você pode configurar 10 máquinas virtuais para usar 100 GB do XtremCache, o que requer um total de 1 TB da capacidade do XtremCache. Se o vmotion for necessário, os servidores restantes no cluster virtualizado com XtremCache devem viabilizar pelo menos 1 TB de espaço do cache. Se os aplicativos precisarem de apenas uma pequena parte da capacidade da placa XtremSF para cada máquina virtual, as máquinas virtuais com esses aplicativos poderão compartilhar a mesma placa física. Você pode colocá-los no mesmo host ESXi ou Hyper-V. Se um determinado aplicativo exigir toda a capacidade disponível da placa XtremSF, o host deverá dedicar essa placa específica à máquina virtual. Você pode instalar várias placas XtremSF no mesmo servidor se necessário. Você também pode configurar várias placas XtremSF no mesmo hipervisor ou pool de cache para criar maior capacidade de cache para máquinas virtuais. O tamanho de página do XtremCache é a menor unidade de alocação dentro do cache. O tamanho da página padrão é 8 KB. O tamanho de I/O máximo do XtremCache corresponde ao tamanho de I/O máximo que será promovido no cache. O tamanho de I/O máximo padrão é de 64 KB. Determine a distribuição do tamanho de I/O de todos os aplicativos selecionados para aceleração. Se um aplicativo gerar tamanhos muito grandes de I/O (como o Exchange Server), isso poderá garantir uma alteração nas configurações de tamanho da página padrão e de I/O máxima para o XtremCache. A Figura 21 mostra a tela de configuração no plug-in do VSI usado para alterar essas definições de configuração. O tamanho mínimo do dispositivo XtremCache é de 20 GB para qualquer máquina virtual que precise de aceleração de cache flash. EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache 49

50 Capítulo 4: Práticas Recomendadas e Considerações de Projeto da Solução Figura 21. Tela de configuração do dispositivo de cache Há um consumo mínimo de recursos (sobrecarga) para máquinas virtuais que usam o XtremCache para acelerar o desempenho dos aplicativos, exceto quando o recurso de desduplicação é ativado. O consumo de recursos, inclusive CPU e memória, depende do aplicativo e especificamente do tamanho do conjunto de trabalho. A desduplicação gera uma utilização de memória e consumo de CPU muito limitados quando habilitada em um ambiente com um conjunto de trabalho reduzido e skew alto. Isso é detalhado no exemplo da solução Exchange; para obter mais informações, consulte XtremCache para Exchange Server. É possível ativar ou desativar o XtremCache a qualquer momento, uma vez que a placa XtremSF é instalada no host físico e configurada para a máquina virtual. Considerações sobre VMware Nesta seção, são apresentadas as considerações mais comuns e importantes sobre projeto para a implementação do XtremCache em um ambiente VSPEX com VMware. O ambiente VMware em uma infraestrutura comprovada VSPEX deve seguir os princípios gerais de projeto da VSPEX e as práticas recomendadas para aplicativos específicos em VMware, conforme detalhado nos Guias de Implementação VSPEX. O XtremSF deve ser instalado em cada servidor ESXi com máquinas virtuais que requerem a aceleração do XtremCache, conforme determinado pela análise de custo e desempenho do cliente. 50 EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache

51 Capítulo 4: Práticas Recomendadas e Considerações de Projeto da Solução Depois de instalar a placa flash XtremSF, você pode configurar o pool do XtremCache dentro do cluster ESXi usando o plug-in VSI ou o centro de gerenciamento do XtremCache, como mostrado na Figura 22. Figura 22. Configuração do XtremCache com o plug-in do EMC VSI Você pode usar vários dispositivos do XtremCache em um único pool de cache para dar suporte a uma maior capacidade de cache em certas máquinas virtuais. Um único dispositivo de cache XtremSF também pode dar suporte às necessidades de cache de diversas máquinas virtuais, como mostrado na Figura 23. Figura 23. Implementação do XtremCache em um ambiente VMware para VSPEX EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache 51

52 Capítulo 4: Práticas Recomendadas e Considerações de Projeto da Solução O tamanho do XtremCache deve seguir as práticas recomendadas para cada aplicativo diferente, conforme descrito anteriormente na seção Recomendações sobre tamanho. Para vários aplicativos ou LUNs de banco de dados, basta adicionar o tamanho do dispositivo XtremCache necessário e criar um só dispositivo XtremCache para a máquina virtual, conforme mostrado na Figura 23. A única exceção é quando há necessidade de isolar o tráfego de I/O ou quando uma placa XtremSF não é grande o suficiente para a máquina virtual e, consequentemente, diversos dispositivos de cache são necessários. Como cada máquina virtual do ambiente VMware tem seu próprio dispositivo de cache XtremCache, não há conflito de acesso entre as diferentes máquinas virtuais para o armazenamento em cache do XtremCache. Para cada implementação, deve haver um equilíbrio cuidadoso entre as considerações de desempenho e de custo. Conforme mencionado anteriormente, as máquinas virtuais devem ser migradas pelo cluster VMware. Certifique-se de que a capacidade do XtremCache esteja disponível nos outros nós para aceitar uma máquina virtual de entrada configurada para aceleração. Por exemplo, se você desejar mover a SQLVM1 (configurada com um cache de 50 GB) do host ESXServer1 para o host ESXServer2 (por uma migração do vmotion), certifique-se de que o ESXServer2 tenha, pelo menos, 50 GB de capacidade livre disponível no Xtrem Cache. Considerações sobre Hyper-V Nesta seção, são apresentadas as considerações mais comuns e importantes sobre projeto para a implementação do XtremCache em um ambiente Hyper-V. O ambiente Hyper-V em uma implementação da VSPEX deve seguir as práticas recomendadas de projeto da VSPEX para o aplicativo específico no ambiente Hyper-V, conforme detalhado nos Guias de Implementação VSPEX. Conforme mostrado na Figura 24, instale o XtremSF em cada servidor Hyper-V com máquinas virtuais que requeiram a aceleração do XtremCache, conforme determinado pela análise de custo e desempenho do cliente. Uma vez instalada, configure a placa XtremSF como o dispositivo de destino XtremCache no servidor Hyper-V. No servidor Hyper-V, configure todas as LUNs que requerem a aceleração do XtremCache como LUNs de origem para o dispositivo XtremCache de destino. Conforme mostrado na Figura 24, todos os VHDXs das diferentes máquinas virtuais, bem como os discos de passagem físicos nessas LUNs configuradas como LUNs de origem do XtremCache, são acelerados pelo XtremCache. 52 EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache

53 Capítulo 4: Práticas Recomendadas e Considerações de Projeto da Solução Figura 24. Implementação do XtremCache em um ambiente Hyper-V para VSPEX Como o XtremCache em um ambiente Hyper-V funciona no nível do Hyper-V, todos os dispositivos de origem das diferentes máquinas virtuais são acelerados com o mesmo destino do XtremCache. Isso significa que: Os aplicativos podem usufruir de um nível mais alto de serviço do XtremCache quando as outras máquinas virtuais não estão tão ativas no mesmo servidor Hyper-V. A razão disso é que o dispositivo de origem não está limitado à capacidade calculada do XtremCache e pode usar toda a capacidade disponível no cache. Poderá haver um conflito de acesso entre as diferentes máquinas virtuais se a carga de trabalho e o conjunto de dados ativos (os dados ativos) em uma das máquinas virtuais estiverem muito altos e usando mais do que a sua cota. Para evitar o conflito de acesso, é melhor colocar os aplicativos que exigem muito do XtremCache em servidores Hyper-V diferentes ou configurá-los com uma placa XtremSF diferente no mesmo servidor Hyper-V. Atualmente, volumes CSV não são compatíveis com o software XtremCache 1.5x. Haverá suporte para eles em versões futuras. Obs.: os volumes em um cluster Hyper-V não precisam ser CSV para usufruir dos benefícios da Migração em tempo real nem de outros recursos avançados do Hyper-V. Além disso, em casos nos quais aplicativos de Nível 1 requeiram aceleração, talvez seja melhor não habilitar CSV nesses volumes e garantir que eles sejam dedicados ao aplicativo, do volume para a LUN e para discos do storage array. Quando o VHDX é usado, todos os VHDXs na mesma LUN que estão configurados com o XtremCache são acelerados com o XtremCache. Ao projetar o layout do armazenamento, considere colocar somente os VHDXs que requeiram a aceleração do XtremCache nas LUNs configuradas com o XtremCache. EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache 53

54 Capítulo 4: Práticas Recomendadas e Considerações de Projeto da Solução 54 EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache

55 Capítulo 5: Solução XtremCache para Aplicativos Capítulo 5 Solução XtremCache para Aplicativos Este capítulo apresenta os seguintes tópicos: VISÃO GERAL Arquitetura da implementação do XtremCache em VMware Arquitetura de implementação do XtremCache em Hyper-V XtremCache para banco de dados SQL Server OLTP XtremCache para Exchange Server XtremCache para SharePoint XtremCache para Banco de Dados Oracle OLTP XtremCache para nuvem privada EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache 55

56 Capítulo 5: Solução XtremCache para Aplicativos VISÃO GERAL Qualquer VSPEX Proven Infrastructure que precise impulsionar o desempenho de aplicativos, como Oracle e SQL Server OLTP (Online Transaction Processing, processamento de transações on-line), aplicativos Web e financeiros e o Exchange, podem se beneficiar do XtremCache. É possível considerar o XtremCache como um upgrade ou um recurso complementar para se obter uma solução em nuvem mais ampla. Esta seção descreve casos de uso de aplicativos nos quais o XtremCache agrega valor. Ela inclui as práticas recomendadas, os cenários de implementação e os benefícios esperados para os seguintes casos de uso de aplicativos: SQL Server Exchange SharePoint Oracle Nuvem privada Arquitetura da implementação do XtremCache em VMware A Figura 25 mostra a arquitetura validada para uma implementação do XtremCache em uma nuvem privada VSPEX com VMware. A placa XtremSF é instalada no servidor VMware ESXi físico e é colocada em um pool do XtremCache. O dispositivo XtremCache criado nesse pool de cache é atribuído às máquinas virtuais que hospedam o aplicativo que precisa ser acelerado. O dispositivo de cache pode usar parte de todo o armazenamento disponível no pool do XtremCache. Em cada máquina virtual, configuramos as LUNs que serão aceleradas pelo XtremCache como LUNs de origem para o dispositivo do XtremCache. Depois que elas são ativadas, os dados são armazenados em cache exatamente como ocorre em um ambiente físico. As LUNs de origem podem ser qualquer LUN na máquina virtual, como arquivos de dados de máquina virtual para VMware (VMDK) ou RDM. 56 EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache

57 Capítulo 5: Solução XtremCache para Aplicativos Figura 25. Arquitetura da VSPEX Proven Infrastructure para implementação do XtremCache em VMware EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache 57

58 Capítulo 5: Solução XtremCache para Aplicativos Arquitetura de implementação do XtremCache em Hyper-V A Figura 26 mostra a arquitetura validada para uma implementação do XtremCache em uma nuvem privada VSPEX com Hyper-V. Em um ambiente Hyper-V, o XtremCache é implementado no host Hyper-V e gerenciado nesse nível. O I/O emitido pelas máquinas virtuais é acelerado no nível do Hyper-V. Se houver vários VHDXs na mesma LUN no host Hyper-V, todos eles serão acelerados porque a LUN de origem do XtremCache está configurada no nível do host Hyper-V. Se um VHDX for usado no Hyper-V, a LUN de origem para o XtremCache no host Hyper-V deverá conter apenas VHDXs que precisam ser acelerados. Figura 26. Arquitetura da VSPEX Proven Infrastructure para implementação do XtremCache em Hyper-V 58 EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache

59 XtremCache para banco de dados SQL Server OLTP Capítulo 5: Solução XtremCache para Aplicativos Em um ambiente SQL Server, as LUNs de armazenamento que hospedam os arquivos de dados do banco de dados OLTP são as que têm a maior probabilidade de se beneficiar com a aceleração do XtremCache. A proporção leitura-para-gravação de um arquivo de dados de um banco de dados SQL Server OLTP típico varia de 70:30 a 90:10, tornando a LUN do arquivo ideal para a aceleração do XtremCache. No caso de uso de exemplo descrito nesta seção, testamos um banco de dados OLTP ativo com uma proporção leiturapara-gravação de 90:10. O uso de um cache de cerca de 100 GB para acelerar um banco de dados OLTP de 1 TB reduziu a latência de leitura em mais da metade. Benefícios do XtremCache em um ambiente SQL Server OLTP O XtremCache é comprovadamente um dispositivo altamente dimensionável e confiável. Ele pode aliviar a pressão de processamento de I/O do sistema de armazenamento e impulsionar as operações de leitura de disco conduzidas pelo host, mesmo em ambientes virtuais baseados em ESXi. O XtremCache aumenta a taxa de transação geral do SQL Server e reduz as latências do disco de maneira significativa, com impacto mínimo nos recursos do sistema. O XtremCache em ambientes SQL Server OLTP proporciona os seguintes benefícios: O XtremCache pode reduzir o tempo de resposta do armazenamento do SQL Server. O driver de host XtremCache causa um impacto mínimo nos recursos do sistema de servidores e máquinas virtuais. Nos testes, os recursos do sistema foram consumidos principalmente pela carga de trabalho do SQL Server. A sobrecarga do driver do XtremCache foi insignificante 0,4% do uso de CPU neste caso de uso de exemplo. Com um sistema de armazenamento de vários níveis altamente otimizado, o XtremCache pode descarregar o processamento de I/O de leitura do storage array e reduzir, ao mesmo tempo, as latências do disco, permitindo, dessa maneira, um throughput transacional mais elevado e o consumo de ainda mais carga de trabalho pelo storage array da EMC. Com configurações de armazenamento de dois níveis menos otimizadas, o XtremCache pode impulsionar, de maneira significativa, as transações do SQL Server e diminuir a latência geral do disco host. Ele pode resolver pontos de acesso no datacenter e aliviar possíveis gargalos de armazenamento. Observamos uma melhora no desempenho logo após a adição de LUNs ao pool do XtremCache. O desempenho atingiu um nível de estabilidade em cerca de uma hora para todas as 16 LUNs que hospedavam um arquivo de banco de dados de 3 TB. O XtremCache é um cache baseado em servidor. A introdução do XtremCache em um ambiente de armazenamento não requer nenhuma alteração nos layouts de aplicativos nem do sistema de armazenamento. Como o XtremCache é uma solução de armazenamento em cache, não uma solução de armazenamento, não há necessidade de mover dados. Dessa maneira, não há risco de seus dados se tornarem inacessíveis no caso de falhas no servidor ou na placa PCIe. EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache 59

60 Capítulo 5: Solução XtremCache para Aplicativos O XtremCache minimiza a sobrecarga da CPU no servidor liberando as operações de gerenciamento de flash da CPU do host para a placa PCIe. É fácil gerenciar e monitorar o XtremCache em um ambiente vsphere. Após a configuração, o XtremCache não requer a intervenção do usuário e se ajusta de maneira contínua para atender às necessidades da carga de trabalho dos aplicativos. Práticas recomendadas Baseado no Previsor de desempenho do XtremCache, em um ambiente SQL Server OLTP onde uma carga de trabalho OLTP intensa esteja em execução, as LUNs de banco de dados principais são as que mais podem se beneficiar da aceleração do XtremCache. As LUNs de registro e do tempdb apresentam atividades intensas de gravação e não devem ser usadas com o XtremCache. Resumindo, em um ambiente SQL Server OLTP típico: Você deve usar o Previsor de desempenho do XtremCache para estimar os benefícios da adição do XtremCache ao ambiente do servidor SQL. As LUNs dos arquivos de dados de banco de dados, que apresentam atividades intensas de leitura, geralmente têm uma carga de trabalho intensa, sujeita a um skew de leitura elevado, e são boas candidatas para o XtremCache. Os arquivos de dados do SQL Server OLTP apresentam leituras aleatórias constantes e contribuem para a duração geral dos tempos de transação. Os arquivos de dados também apresentam picos regulares de atividade de gravação durante uma operação de checkpoint. Ao usar o XtremCache para executar leituras em cache e evitar uma carga de trabalho de I/O no array da EMC, você possibilita que o array consuma esses picos de gravação com mais rapidez e evita atrasos de leitura nas transações. As LUNs de registro e do tempdb em bancos de dados OLTP apresentam atividades intensas de gravação e normalmente não se beneficiam do XtremCache. Em ambientes SQL Server AlwaysOn, os bancos de dados secundários não precisam ser acelerados, a menos que um requisito de desempenho específico justifique o uso do XtremCache. Defina o tamanho da página como 64 KB no XtremCache para acomodar o I/O elevado para o banco de dados SQL Server. Se não houver expectativa de aumento da carga de trabalho após a implementação do XtremCache na VSPEX Proven Infrastructure, não haverá necessidade de recursos adicionais do sistema, como memória ou CPU. Com uma proporção leitura-para-gravação de 90:10 nas LUNs de banco de dados OLTP, para cada 1 TB de banco de dados, um XtremCache de 100 GB ou mais aprimoraria, de maneira significativa, o desempenho das consultas OLTP e as operações de leitura. Projeto e implementação de caso de uso No caso de uso de exemplo, o XtremCache foi implementado para acelerar o desempenho do OLTP em um banco de dados virtualizado SQL Server 2012 de vários usuários com o ambiente VMware. Dois servidores ESXi hospedaram, cada um, uma máquina virtual SQL Server. Uma das máquinas virtuais SQL Server usou uma placa SLC XtremSF de 700 GB. O outro servidor não teve o XtremCache configurado. 60 EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache

61 Capítulo 5: Solução XtremCache para Aplicativos O ambiente é baseado em uma solução de armazenamento de vários níveis, controlado e otimizado pelo EMC FAST (Fully Automated Storage Tiering, armazenamento com classificação totalmente automatizada por níveis). A arquitetura de solução inclui os seguintes componentes e recursos mostrados na Figura 27: Dois servidores vsphere ESXi hospedando, cada um, uma máquina virtual SQL Server O XtremCache ativado na máquina virtual SQL Server principal Figura 27. Projeto de arquitetura para o XtremCache ativado no ambiente virtual SQL Server Cenários de implementação A Figura 28 mostra a implementação do XtremCache para este caso de uso. Todas as LUNs de arquivos do banco de dados no servidor primário estão configuradas como LUNs de origem para a aceleração do XtremCache; as LUNs do tempdb e de registro foram excluídas. O servidor secundário não tem o XtremCache configurado. EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache 61

62 Capítulo 5: Solução XtremCache para Aplicativos Figura 28. Implementação do SQL Server AlwaysOn XtremCache Configuração do XtremCache no ambiente VMware Nesta solução, configuramos um XtremCache de 278 GB. Os 16 dispositivos de dados de origem foram associados ao dispositivo de cache, conforme mostrado na Figura 28. A configuração é simples e é feita por meio de assistentes no plug-in integrado do VSI. Se preferir, você poderá usar a linha de comando da máquina virtual Windows. Execute as seguintes etapas para configurar o XtremCache para as LUNs de banco de dados na máquina virtual: 1. Use o vcenter Server para criar um datastore VMFS e, em seguida, crie um pool do XtremCache com a placa XtremSF no servidor ESXi. 2. Crie o dispositivo XtremCache a partir do pool de cache e atribua-o às máquinas virtuais por meio do plug-in do VSI para XtremCache. 3. Adicione os dispositivos de origem ao dispositivo XtremCache habilitado para acelerar o desempenho. Qualquer dispositivo de origem pode ser interrompido ou removido temporariamente da operação de armazenamento em cache sem afetar outros dispositivos de origem. Resultados do teste O XtremCache aprimora o desempenho do sistema Depois de ativar o XtremCache pela primeira vez, a melhora do desempenho se tornou imediatamente visível. O XtremCache começou a funcionar assim que foi ativado com os dispositivos que precisavam de uma melhoria no desempenho adicionados ao pool do cache. Levou cerca de uma hora nesse ambiente para atingir o aprimoramento máximo do desempenho. Testamos o XtremCache para SQL Server em configurações de dois e três níveis. Figura 29 mostra IOPS de leitura e gravação do SQL Server principal antes da ativação do XtremCache em um sistema de armazenamento de dois níveis. 62 EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache

63 Capítulo 5: Solução XtremCache para Aplicativos Figura 29. Impulsionamento do desempenho após a ativação do XtremCache Depois que o sistema atingiu um nível de estabilidade, o desempenho permaneceu estável durante o período de testes de 24 horas. O XtremCache reduz o tempo de resposta do SQL Server O XtremCache reduziu, de maneira significativa, o tempo de resposta do SQL Server em transações de tempo de resposta elevado nas duas configurações de dois e três níveis. O driver de host XtremCache causou um impacto mínimo nos recursos do sistema de servidores e máquinas virtuais. A latência de leitura foi reduzida em cerca de 50% a 70% após a ativação do XtremCache. Observamos um resultado similar com a latência das transações em que o XtremCache também diminuiu, de maneira significativa, o tempo de resposta das transações de alta latência. Sem o XtremCache, a configuração de dois níveis pode dar suporte a apenas IOPS. Com o XtremCache, ela pode dar suporte total a uma carga de IOPS com uma proporção leitura-para-gravação de 90:10. O XtremCache reduziu, de maneira significativa, as atividades de I/O no storage array (cerca de IOPS) na configuração de três níveis, habilitando, dessa maneira, o sistema de armazenamento para dar suporte a mais solicitações de I/O do servidor. EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache 63

64 Capítulo 5: Solução XtremCache para Aplicativos A Tabela 9 mostra os resultados detalhados dos testes em todos os cenários nesta solução. Desempenho Tabela 9. Dados de desempenho com carga OLTP Armazenamento de três níveis Sem XtremCache Com XtremCache Armazenamento de dois níveis Sem XtremCache Com XtremCache CPU da máquina virtual SQL Server 67,45% 67,85% 15,50%* 51,43% CPU ESXi 77,80% 78,20% 24,63%* 65,57% TPS (Transactions per Second, transações por segundo) do cliente IOPS da máquina virtual SQL Server IOPS de front-end do array Latência (ms) (leitura/gravação/transferência) 4/1/4 2/2/2 11/1/10 4/3/4 * O uso da CPU foi menor porque o gargalo do armazenamento criado neste teste limitou a carga do cliente que pode ser enviada ao sistema. XtremCache para Exchange Server Em um ambiente Exchange Server, as LUNs do banco de dados Exchange são as que têm maior probabilidade de se beneficiar da aceleração do XtremCache. No caso de uso de exemplo descrito nesta seção, o desempenho do banco de dados pode ser aperfeiçoado com o uso de 10 GB do XtremCache para cada 1 TB de dados do Exchange nas máquinas virtuais do servidor de caixa de correio. Embora a carga de trabalho da caixa de correio tenha uma proporção leitura-paragravação de cerca de 60:40 e um tamanho elevado de I/O, o conjunto de trabalho dos bancos de dados Exchange é muito reduzido. Isso significa que o desempenho da carga de trabalho da caixa de correio pode ser melhorado drasticamente quando uma pequena parte do XtremSF é configurada como o XtremCache para as LUNs do banco de dados da caixa de correio. O skew elevado do I/O neste caso de uso o torna um bom candidato para a desduplicação com um consumo limitado de memória e CPU. Benefícios do XtremCache em um ambiente Exchange O uso do XtremCache em um ambiente Exchange oferece muitos benefícios: O XtremCache aprimora o desempenho do Exchange reduzindo as latências de leitura e liberando as operações de leitura do armazenamento de back-end. O XtremCache ajuda a maximizar o throughput de I/O para cargas de trabalho do Exchange sem alterar nem adicionar outros recursos de armazenamento. 64 EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache

65 Capítulo 5: Solução XtremCache para Aplicativos O XtremCache reduz os requisitos de largura de banda por meio dos recursos de desduplicação, liberando o processamento de gravações do armazenamento de back-end do Exchange. O XtremCache pode ser integrado ao vsphere para migração de máquinas virtuais com um dispositivo XtremCache conectado. Com a configuração adequada, os aplicativos podem retomar o estado acelerado após a migração automática da máquina virtual. O XtremCache causa pouco impacto nos recursos do sistema, como a CPU e a memória. O período de ativação inicial do XtremCache com cargas de trabalho simuladas do Exchange varia de acordo com o ambiente. Nesta solução, o efeito do XtremCache foi observado imediatamente depois de ativado. Ele atingiu um nível de estabilidade em cerca de 30 minutos para todas as LUNs de banco de dados aceleradas do Exchange com 15 TB de dados. A integração com o plug-in do VSI para VMware torna o XtremCache fácil de gerenciar e monitorar em um ambiente virtualizado. O XtremCache foi projetado para minimizar a sobrecarga da CPU no servidor, liberando as operações de gerenciamento de flash da CPU do host na placa XtremSF PCIe. Com uma carga de trabalho do Exchange, o XtremCache pode aliviar o processamento de I/O do sistema de armazenamento e impulsionar as operações de leitura do disco acionadas pelo host. O XtremCache aumenta as IOPS gerais dos aplicativos do Exchange e reduz as latências do disco de maneira significativa com o mínimo de impacto nos recursos do sistema. O uso do XtremCache permite que os clientes configurem o Exchange para obter alto desempenho e baixo custo sem a necessidade de fazer concessões com relação a vantagens e desvantagens. É fácil gerenciar e monitorar o XtremCache em um ambiente vsphere. Após a configuração, o XtremCache não requer a intervenção do usuário e se ajusta de maneira contínua para atender aos requisitos de carga de trabalho dos aplicativos. Práticas recomendadas Em um ambiente do Exchange configurado com DAGs (Database Availability Groups, grupos de disponibilidade de banco de dados) (para cópias ativas e passivas de DAG) e baseado nos resultados da ferramenta Previsor de desempenho do XtremCache, as LUNs dos bancos de dados são as que mais podem se beneficiar da aceleração do XtremCache. E, principalmente, o conjunto de trabalho do banco de dados Exchange é relativamente reduzido; dessa forma, o tamanho do XtremCache necessário para a aceleração do servidor Exchange também é reduzido. Neste caso de uso, cada 1 TB de dados do Exchange requer apenas cerca de 10 GB do XtremCache. A ativação da aceleração do XtremCache para bancos de dados ativos e passivos também aprimora o desempenho. Se houver um failover no DAG, o XtremCache já estará ativo quando ocorrerem falhas no DAG, e o ambiente Exchange não sofrerá quase nenhum impacto no desempenho. As LUNs do registro do banco de dados devem ser excluídas devido à carga de trabalho sequencial. EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache 65

66 Capítulo 5: Solução XtremCache para Aplicativos Resumindo, em um ambiente Exchange típico: Use o Previsor de desempenho do XtremCache para estimar os benefícios da adição do XtremCache ao ambiente Exchange. Em máquinas virtuais de caixa de correio, LUNs de arquivos de bancos de dados ativos e passivos com uma carga de trabalho intensa são, normalmente, boas candidatas para as LUNs de origem do XtremCache. O XtremCache também ajuda a aprimorar o desempenho, mesmo em um cenário de failover do DAG. Normalmente, é necessário excluir LUNS de registro do XtremCache. Defina o tamanho da página como 64 KB no XtremCache para acomodar o tamanho elevado de I/O do Exchange Server. Para cada máquina virtual Exchange, a cada 1 TB de dados do Exchange, configure cerca de 10 GB do XtremCache para melhorar, de maneira significativa, o desempenho do servidor de caixa de correio. Projeto e implementação de caso de uso No caso de uso de exemplo, o XtremCache foi implementado para acelerar o desempenho do Exchange 2010 em uma configuração de DAG com duas cópias de banco de dados virtualizadas com o ambiente VMware. Instalamos duas placas SLC XtremSF de 700 GB nos servidores vsphere ESXi que hospedam seis máquinas virtuais do servidor de caixa de correio Exchange. Nos testes, as IOPS do sistema foram aprimoradas em 26%, e as latências de leitura diminuíram em cerca de 50% a 70%. Também testamos a desduplicação no ambiente, com pouco consumo de recursos adicionais do sistema. Ao ativar a desduplicação do XtremCache para o Exchange Server, você pode reduzir o uso da CPU em 50% em determinadas cargas de trabalho, com uma diminuição de 30% nas IOPS de gravação no array de back-end. A Figura 30 mostra o projeto da solução, que incluiu os seguintes componentes: Um cluster HA vsphere consistindo em dois servidores vsphere ESXi, cada um hospedando três máquinas virtuais do servidor de caixa de correio Exchange Duas cópias do banco de dados DAG configuradas em diferentes servidores de caixa de correio O XtremSF instalado nos dois servidores ESXi no cluster HA Cada máquina virtual do servidor de caixa de correio Exchange configurada com um XtremCache de 50 GB para seus bancos de dados de 5 TB (inclusive cópias passivas e passivas do DAG). 66 EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache

67 Capítulo 5: Solução XtremCache para Aplicativos Figura 30. Projeto de arquitetura para o ambiente virtual Exchange ativado para XtremCache Cenários de implementação A Figura 31 mostra a implementação do XtremCache para o caso de uso do Exchange. Configuramos todas as LUNs de banco de dados nas cópias ativas e passivas nas máquinas virtuais como LUNs de origem para a aceleração do XtremCache. As LUNs de registro foram excluídas principalmente devido à I/O de gravação e sequência. EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache 67

68 Capítulo 5: Solução XtremCache para Aplicativos Figura 31. Implementação do XtremCache para Exchange 2010 no vsphere Nessa implementação, para cada máquina virtual com 5 TB de armazenamento, implementamos 50 GB do XtremCache. Configuramos o restante da capacidade do XtremCache para dar suporte ao failover do vmotion. Configuração do XtremCache no ambiente VMware A configuração do XtremCache para um servidor de caixa de correio Exchange em um ambiente VMware é semelhante à configuração do SQL Server mostrada na Figura 28. Além disso, para esse caso de uso, configuramos a desduplicação e a migração do vmotion. Você pode configurar o recurso de desduplicação de dados do XtremCache para as máquinas virtuais do servidor de caixa de correio Exchange. A desduplicação elimina os dados redundantes armazenando apenas uma só cópia de fragmentos de dados idênticos enquanto, ao mesmo tempo, fornece acesso aos dados a partir do cache. A desduplicação também ajuda a reduzir os requisitos de armazenamento e largura de banda e amplia a expectativa de vida do dispositivo de cache. Configuração do dispositivo XtremCache com desduplicação de dados Para ativar a desduplicação de dados para o dispositivo XtremCache, siga estas etapas: 1. Marque a caixa de seleção Use Data Deduplication no assistente Add XtremCache Device ao adicionar o dispositivo XtremCache a uma máquina virtual. 68 EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache

69 Capítulo 5: Solução XtremCache para Aplicativos 2. Selecione o ganho de desduplicação de dados esperado, com base no seu tipo de carga de trabalho do Exchange, conforme mostrado na Figura 32. Figura 32. Ativação da desduplicação de dados no dispositivo XtremCache Você também pode ativar a desduplicação de dados que usa a CLI do XtremCache na máquina client do Windows executando o seguinte comando: vfcmt add -cache_dev harddisk13 set_page_size 64 set_max_io_size 64 enable_ddup ddup_gain 20 Onde: harddisk13 ddup_gain 20 Sendo: Um dispositivo de cache do sistema operacional configurado para a máquina virtual A porcentagem de ganho de desduplicação para o dispositivo de cache do sistema na máquina virtual Depois de adicionar o dispositivo XtremCache habilitado para desduplicação, adicione as LUNs de banco de dados Exchange como dispositivos de origem ao dispositivo XtremCache para obter a aceleração do desempenho. Para determinar o ganho de desduplicação de dados apropriado para sua carga de trabalho do Exchange, analise as estatísticas do XtremCache no plug-in do VSI ou use a CLI no servidor Windows. Após a ativação do cache, siga estas recomendações: Calcule a relação de acertos de desduplicação observada e compare-a com a relação configurada. Calcule a relação de hits de desduplicação observada dividindo o valor de Write Hits pelo valor em Writes Received. Essa é a quantidade de dados duplicados contidos no cache. Se a relação observada for inferior a 10%, desative a desduplicação ou reconfigure o ganho de desduplicação como 0%. Para se beneficiar da vida prolongada do dispositivo de cache, mantenha a desduplicação ativada. EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache 69

70 Capítulo 5: Solução XtremCache para Aplicativos Se a relação observada for superior a 35%, aumente o ganho de desduplicação para corresponder à desduplicação observada. Se a relação observada estiver entre 10% e 35%, deixe o ganho de desduplicação como está. Para alterar a relação configurada, remova o dispositivo XtremCache da máquina virtual do servidor de caixa de correio Exchange e adicione-o novamente com um novo valor de porcentagem de desduplicação. Para fazer isso, use o plug-in do VSI ou o comando da CLI (vfcmt add -cache_dev), conforme descrito anteriormente nesta seção. Migração de uma máquina virtual Exchange com um dispositivo XtremCache É possível mover uma máquina virtual Exchange que tenha um disco XtremCache de um host vsphere para outro. Em um cenário típico, sem um dispositivo XtremCache, você pode usar o comando migrate nativo do vsphere para mover uma máquina virtual de um host para outro. Isso é possível porque, em um cenário típico, os datastores da máquina virtual e os RDMs são recursos compartilhados. No ambiente do XtremCache, no entanto, o datastore do XtremCache é mapeado para o flash drive de seu host local. Consequentemente, esse datastore é acessível somente a esse host, e o comando migrate nativo do vsphere não é compatível. Em vez disso, use o plug-in do VSI do EMC XtremCache para realizar a migração da máquina virtual com o dispositivo XtremCache conectado. Há várias formas de migração disponíveis. A forma de migração escolhida determinará as etapas a serem executadas para concluir a migração. Antes de começar, verifique se seu sistema atende aos seguintes pré-requisitos: O datastore de destino tem capacidade disponível suficiente para o novo dispositivo. Não há dispositivos flash DAS adicionais para a máquina virtual host. Somente um dispositivo XtremCache está configurado na máquina virtual host. A máquina virtual que você deseja migrar não está sendo migrada no momento. Os hosts de origem e de destino devem ter a capacidade de se comunicar, portanto, garanta que o IP e o DNS (Domain Name System, sistema de nome de domínio) tenham sido configurados corretamente. Recuperação de dados do Exchange a partir de um snapshot Se você estiver usando um software para backup que produza snapshots de LUNs do Exchange aceleradas pelo XtremCache, siga os procedimentos específicos ao restaurar dados desses snapshots a fim de garantir a integridade dos dados. Se uma cópia ou um snapshot da LUN do Exchange for obtido no array e ele posteriormente for usado para reverter alterações na LUN de origem, o servidor não será atualizado com as alterações feitas. Isso pode fazer com que o cache forneça dados que talvez não tenham sido atualizados com o conteúdo do snapshot. 70 EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache

71 Capítulo 5: Solução XtremCache para Aplicativos Para evitar que isso ocorra, ao fazer uma recuperação do snapshot, execute as seguintes etapas: 1. Desative o aplicativo que está acessando o volume de origem usando as ferramentas específicas ao aplicativo, como o EMC Replication Manager. 2. Descarregue os dados em buffers de host usando um comando apropriado, como admsnap flush e desmonte o sistema de arquivos. 3. Invalide o conteúdo do dispositivo de origem usando o comando purge -source_dev. 4. Execute as operações de recuperação do snapshot no array. 5. Quando a restauração for concluída, remonte o sistema de arquivos, conforme necessário. Resultados do teste Resultados do teste de aceleração do XtremCache Quando ativamos o XtremCache para acelerar o desempenho das LUNs do banco de dados, observamos reduções consistentes nas latências de leitura e aumento das IOPS do usuário com todos os tipos de carga de trabalho. Mesmo cargas de trabalho de 300 mensagens que sofriam latências de leitura de mais de 20 ms sem o XtremCache, com a ativação do dispositivo, se tornaram cargas de trabalho estacionárias normais com latências reduzidas e aumento de IOPS. A ocorrência de falhas nessa carga de trabalho extrema era esperada, uma vez que o armazenamento e os recursos de máquina virtual do Exchange foram originalmente projetados para cargas de trabalho de 150 mensagens. A Figura 33 fornece detalhes adicionais de cada teste executado. Os destaques dos resultados dos testes observados incluem: Uma carga de trabalho de 150 mensagens por usuário, por dia obteve uma redução de 51% das latências das leituras (por 6,4 ms) e um aumento de 14,6% das IOPS do usuário (por 224 IOPS). Uma carga de trabalho de 250 mensagens por usuário, por dia obteve uma redução de 69,3% das latências das leituras (por 11,1 ms) e um aumento de 12,8% das IOPS do usuário (por 275 IOPS). Uma carga de trabalho de 300 mensagens por usuário, por dia obteve uma redução de 56,8% das latências das leituras (por 12,5 ms) e um aumento de 12% das IOPS do usuário (por 346 IOPS). EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache 71

72 Capítulo 5: Solução XtremCache para Aplicativos Figura 33. Desempenho do Exchange 2010 com o XtremCache e carga de trabalho do LoadGen Desempenho com a desduplicação de dados do XtremCache Para validar o desempenho do Exchange com a desduplicação de dados em linha do XtremCache, realizamos a validação em uma máquina virtual Exchange com usuários. Executamos uma série de testes do Microsoft Exchange Load Generator (LoadGen), sendo que cada um teve a duração de oito horas e apresentou vários perfis de carga de trabalho, para que fosse possível examinar o efeito da desduplicação de dados. Monitoramos as estatísticas do XtremCache a fim de determinar a taxa de desduplicação apropriada para cada carga de trabalho. Com as cargas de trabalho do LoadGen geradas, observamos que uma taxa de desduplicação de 30% seria mais eficaz do que a de 20% padrão. Figura 34 mostra a taxa de desduplicação observada durante os testes. Figura 34. Estatísticas do XtremCache com desduplicação de dados Obs.: a carga de trabalho do LoadGen não representa a carga de trabalho real em seu ambiente de produção específico. Os resultados observados e as recomendações fornecidas aqui se baseiam apenas na configuração de nosso laboratório e nos resultados. Certifique-se de configurar seu ambiente com base em seus requisitos de carga de trabalho e características específicos. 72 EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache

73 Resumo dos resultados dos testes de desduplicação Capítulo 5: Solução XtremCache para Aplicativos Na Figura 35 e na Figura 36, os resultados dos testes de desduplicação de dados do XtremCache com vários perfis de carga de trabalho para o servidor da caixa de correio do Exchange 2010 mostram: Redução da utilização da CPU do Exchange Server com cada carga de trabalho Aumento discreto das latências das gravações devido à análise e ao processamento dos dados duplicados do XtremCache Figura 35. Utilização da CPU do Exchange Server com a desduplicação de dados do XtremCache EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache 73

74 Capítulo 5: Solução XtremCache para Aplicativos Figura 36. Latências do disco do Exchange Server com a desduplicação de dados do XtremCache A análise do storage array do VNX de back-end mostra que, ao ativarmos a desduplicação no servidor, as gravações no array do VNX sofreram redução. Na Figura 37, a atividade de gravação foi reduzida de 90 IOPS para cerca de 65 IOPS para uma das LUNs do banco de dados, o que significa uma diferença de aproximadamente 27,7%. XtremCache para SharePoint Figura 37. Desempenho das LUNs do banco de dados Exchange com a desduplicação de dados do XtremCache Para o ambiente SharePoint, as LUNs do banco de dados de conteúdo e do banco de dados de localização são as mais adequadas para a aceleração do XtremCache. Uma carga de trabalho típica do banco de dados de conteúdo do SharePoint tem uma proporção leitura-para-gravação de 70:30, tornando-a ideal para a aceleração do XtremCache. Com dois dispositivos XtremCache de 600 GB configurados em duas placas XtremSF de 700 GB, a latência do banco de dados pode cair para menos de 1/3 durante uma localização completa. 74 EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache

75 Capítulo 5: Solução XtremCache para Aplicativos Benefícios do XtremCache em um ambiente SharePoint Práticas recomendadas Este caso de uso demonstra os seguintes resultados: O XtremCache descarrega a carga de trabalho de leitura da carga de trabalho do banco de dados de conteúdo do SharePoint durante o processo de localização do storage array para o servidor. O XtremCache aprimora o desempenho da localização diminuindo as latências no banco de dados de conteúdo do conjunto do SharePoint em um ambiente virtualizado. O XtremCache causa pouco impacto nos recursos do sistema, como a CPU e a memória. A integração com o plug-in do VSI para VMware vsphere vcenter torna o XtremCache fácil de gerenciar e monitorar em um ambiente virtualizado. Em um ambiente SharePoint, baseado nos resultados da ferramenta Previsor de desempenho do XtremCache, as LUNs dos bancos de dados de conteúdo durante o processo de localização são as que mais podem se beneficiar da aceleração do XtremCache. As LUNs de arquivos do banco de dados de conteúdo são, portanto, boas candidatas para as LUNs de origem do XtremCache. Exclua as LUNs de registro e do tempdb do XtremCache, pois elas são as que apresentam atividades mais intensas de gravação. Resumindo, em um conjunto típico do SharePoint: Use o Previsor de desempenho do XtremCache para estimar os benefícios da adição do XtremCache ao conjunto do SharePoint. As LUNs de arquivos do banco de dados de conteúdo e do banco de dados de localização com uma carga de trabalho intensa são boas candidatas para as LUNs de origem do XtremCache. As LUNs de registro e do tempdb no conjunto do SharePoint são excluídas da aceleração do XtremCache. Defina o tamanho da página como 64 KB e o tamanho máximo de I/O como 128 KB no XtremCache para acomodar o tamanho grande de I/O dos bancos de dados de conteúdo e de localização, principalmente quando o NFS é usado. Para cada 1 TB do banco de dados de conteúdo, um XtremCache de 200 GB ou mais pode melhorar, de maneira significativa, o desempenho das consultas de OLTP. Projeto e implementação de caso de uso No caso de uso de exemplo, foi implementado um conjunto do SharePoint 2010 virtualizado com bancos de dados de conteúdo de 1,8 TB em uma máquina virtual SQL Server 2012 em um ambiente vsphere 5.1 virtualizado, configurado com duas placas XtremSF de 700 GB. Você pode aprimorar o desempenho da localização do SharePoint da seguinte maneira: Implementando um XtremCache de 600 GB em uma máquina virtual SQL Server Configurando todas as LUNs de arquivos do banco de dados de conteúdo e do banco de dados de localização de maneira que elas sejam aceleradas pelo XtremCache A latência dessas LUNs é diminuída drasticamente, e o desempenho da localização é aprimorado em mais de 20%. EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache 75

76 Capítulo 5: Solução XtremCache para Aplicativos A configuração do XtremCache para SharePoint em um ambiente VMware é semelhante à configuração do SQL Server. Somente a máquina virtual SQL Server no conjunto do SharePoint precisa da aceleração do XtremCache. A arquitetura de solução inclui os seguintes componentes mostrados na Figura 38: O XtremSF instalado nos servidores vsphere ESXi que hospedam a máquina virtual SQL Server para SharePoint Server O XtremCache ativado na máquina virtual SQL Server, configurado somente para os bancos de dados de conteúdo e de localização Níveis de armazenamento com o FAST VP ativado Figura 38. Projeto de arquitetura para o XtremCache ativado no ambiente SharePoint Cenários de implementação A Figura 39 mostra a implementação do XtremCache para este caso de uso. Todas as LUNs de arquivos do banco de dados de conteúdo estão configuradas como LUNs de origem para a aceleração do XtremCache, mas as LUNs do tempdb e de registro foram excluídas. 76 EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache

77 Capítulo 5: Solução XtremCache para Aplicativos Figura 39. Implementação do XtremCache para SharePoint 2010 no vsphere Configuração do XtremCache no ambiente VMware Nesta solução, dois dispositivos de cache com um tamanho utilizável de 600 GB da placa XtremCache de 700 GB são configurados para a máquina virtual do banco de dados de conteúdo. Todas as LUNs de arquivos de dados dos bancos de dados de conteúdo e de localização estão associadas aos dois dispositivos de cache. Durante o processo de localização, o arquivo de dados do banco de dados de conteúdo é de 100% de leitura aleatória, e o arquivo de dados do banco de dados de localização é de cerca de 60% de leitura. Defina o tamanho da página de I/O para o dispositivo de cache como 64 KB (o padrão é 8 KB) e o tamanho máximo de I/O como 128 KB (o padrão é 64 KB). Resultados do teste A taxa de Read Hit do banco de dados de conteúdo durante uma localização completa é de cerca de 70% a 75%, e do banco de dados de localização é de cerca de 40%. Todos os discos rígidos que armazenam os bancos de dados de conteúdo apresentam uma taxa de Read Hit superior a 70%. A taxa de Read Hit é de cerca de 40% para o disco rígido do banco de dados de localização. A latência dos bancos de dados de conteúdo e do banco de dados de localização caiu drasticamente após a ativação do dispositivo de cache, conforme mostrado na Figura 40. Observe que o banco de dados de propriedade não está configurado como dispositivos de origem para o cache. A diminuição da latência contribuiu para o aprimoramento do banco de dados de propriedade porque ele estava no mesmo pool de discos do storage array. Como as operações de I/O no back-end para os bancos de dados de conteúdo e de localização foram descarregadas no XtremCache, um efeito colateral produzido foi uma melhoria na latência do banco de dados de propriedade. EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache 77

78 Capítulo 5: Solução XtremCache para Aplicativos Figura 40. Diminuição da latência do banco de dados de conteúdo após a ativação do XtremCache A duração da localização completa diminuiu em 21,2% quando o XtremCache foi ativado, conforme mostrado na Figura 41. Figura 41. Aprimoramento do desempenho da localização completa após a ativação do XtremCache 78 EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache

79 Capítulo 5: Solução XtremCache para Aplicativos XtremCache para Banco de Dados Oracle OLTP No VSPEX para ambiente Oracle virtualizado, é mais provável que a LUN do banco de dados OLTP se beneficie da aceleração do XtremCache. Testamos um banco de dados com uma proporção leitura-para-gravação de 70:30. Em um XtremCache de 200 GB para acelerar 1 TB da LUN do banco de dados, a taxa de transação quase dobrou. Benefícios do XtremCache em um ambiente Oracle Práticas recomendadas Semelhante aos ambientes de aplicativos descritos anteriormente, o VSPEX para ambiente Oracle virtualizado se beneficiará do XtremCache como um cache baseado em servidor. A introdução da infraestrutura virtual do XtremCache não requer nenhuma alteração nos aplicativos nem nos layouts do sistema de armazenamento. Como o XtremCache é uma solução de armazenamento em cache, não uma solução de armazenamento, não há necessidade de mover dados. Dessa maneira, não há risco de seus dados se tornarem inacessíveis no caso de falhas no servidor ou na placa PCIe. O XtremCache foi projetado para minimizar a sobrecarga da CPU no servidor, liberando as operações de gerenciamento de flash da CPU do host para a placa PCIe. Em um ambiente Oracle OLTP virtualizado, o XtremCache: Oferece um aprimoramento de 80% em transações por minuto (TPM) em comparação com a linha de base sem nenhuma alteração nos aplicativos Mantém a integridade e protege os dados Em um ambiente Oracle Database 11g R2, baseado nos resultados da ferramenta Previsor de desempenho do XtremCache, as LUNs de arquivos do banco de dados podem se beneficiar da aceleração do XtremCache e são boas candidatas para as LUNs de origem do XtremCache. Resumindo, em um ambiente OLTP Oracle típico: Use a ferramenta Previsor de desempenho do XtremCache para estimar os benefícios da adição do XtremCache ao ambiente. As LUNs de arquivos do banco de dados com uma carga de trabalho intensa são boas candidatas para as LUNs de origem do XtremCache. As LUNs de registro e do tempdb nos bancos de dados OLTP são excluídas da aceleração do XtremCache. Para cada 1 TB do banco de dados com uma proporção leitura-paragravação de 70:30, um XtremCache de 200 GB ou mais pode melhorar, de maneira significativa, o desempenho do banco de dados. Projeto e implementação de caso de uso No caso de uso de exemplo, foi implementada uma carga de trabalho OLTP do tipo TPC-C padrão, com um banco de dados de 1,2 TB e uma proporção mista de leitura/gravação de 70 a 30% no Oracle Database 11g R2 em uma máquina virtual Red Hat Enterprise Linux 5 virtualizada com o vsphere 5.1. Ao implementar 250 GB do XtremCache útil na máquina virtual Oracle a partir de uma só placa XtremSF de 350 GB, é possível aperfeiçoar, drasticamente, o desempenho da carga de trabalho. As transações por minuto foram aperfeiçoadas em 80% em comparação com o mesmo ambiente sem o XtremCache. EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache 79

80 Capítulo 5: Solução XtremCache para Aplicativos O projeto da solução inclui os componentes físicos mostrados na Figura 42: Um só servidor vsphere ESXi hospedando um servidor Oracle Database 11g R2 em uma máquina virtual Red Hat Enterprise Linux 5 Um banco de dados de 1,2 TB em oito LUNs VMDK para os arquivos do banco de dados e duas LUNs VMDK para os registros O XtremSF instalado no servidor ESXi com um XtremCache de 250 GB configurado para a máquina virtual Oracle Configuramos apenas VMDKs de banco de dados como LUNs de origem para o XtremCache. Excluímos as LUNs de registro e do tempdb. Figura 42. Projeto de arquitetura para o XtremCache ativado no ambiente Oracle 11g R2. 80 EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache

81 Cenários de implementação Capítulo 5: Solução XtremCache para Aplicativos A Figura 43 mostra a implementação do XtremCache para o caso de uso do Oracle. Configuramos todas as LUNs VMDK de banco de dados nas máquinas virtuais como LUNs de origem para a aceleração do XtremCache. Excluímos as LUNs de registro devido às suas atividades de gravação intensas. Nesta implementação, configuramos 250 GB de XtremCache para o armazenamento em cache de 1,2 TB do banco de dados OLTP. Figura 43. Implementação do XtremCache para Oracle 11g R2 no vsphere Configurar XtremCache para Oracle em um ambiente VMware é semelhante a configurar os outros ambientes de aplicativos descritos nas seções anteriores. Resultados do teste A Figura 44 compara o throughput geral do sistema (em TPM) da linha de base e dos ambientes habilitados para o XtremCache. A disponibilidade dos dados ativos no XtremCache do servidor resultou em uma melhoria de 80% nas transações por minuto. EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache 81

82 Capítulo 5: Solução XtremCache para Aplicativos Figura 44. Aperfeiçoamento do TPM no OLTP XtremCache para nuvem privada Neste caso de uso, o XtremCache foi implementado para acelerar o desempenho dos seguintes aplicativos em um ambiente de nuvem privada virtualizado com VMware: Banco de dados Oracle Database 11g R2 OLTP Banco de dados SQL Server OLTP Banco de dados DDS SQL Server Cluster do SQL Server 2012 Nas máquinas virtuais Oracle e SQL Server OLTP, configuramos o XtremCache com base nos princípios descritos nas seções anteriores específicas dos aplicativos. O suporte do cluster configurou o XtremCache para bancos de dados ativos e passivos. O SQL Server DSS usa armazenamento do XtremSF em uma configuração dividida para o tempdb do banco de dados DSS. Com um ambiente de nuvem privada completo, o XtremCache e o XtremSF se mostraram flexíveis e conseguiram oferecer a melhoria esperada no desempenho de todos os aplicativos em diferentes configurações. Foi comprovado que o XtremCache complementa o FAST VP, proporcionando uma melhoria no desempenho dos bancos de dados SQL Server e Oracle OLTP. O tempdb, compatível com o XtremSF no banco de dados para a carga de trabalho DSS, tem o desempenho impulsionado pelo XtremSF. 82 EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache

83 Capítulo 5: Solução XtremCache para Aplicativos Benefícios do XtremCache em um ambiente de nuvem privada Nesta solução da EMC, foi demonstrada a implementação de vários aplicativos críticos em um ambiente de nuvem privada VMware, compatíveis com o XtremSF e o XtremCache. Cada aplicativo apresentava características de carga de trabalho diferentes e impunha demandas variáveis ao armazenamento subjacente. O XtremCache proporcionou um melhor desempenho para os aplicativos que envolvem atividades intensas de I/O de leitura. Os benefícios do XtremCache em um ambiente de nuvem privada incluem os seguintes: Otimização do desempenho acelerando o desempenho específico dos aplicativos no nível do host com placas EMC XtremSF: Com uma configuração de FAST VP de três níveis, o XtremCache descarrega, de maneira significativa, as IOPS do array. É possível liberar o array para outras solicitações de I/O. Com uma configuração de FAST VP de dois níveis, o XtremCache reduz as latências do disco e os tempos de resposta, permitindo um throughput de transações mais alto. O XtremCache reduz as latências do disco e o tempo de resposta, permitindo um throughput de transações mais alto por meio da liberação de grande parte do tráfego de I/O de leitura do storage array. O XtremCache armazena em cache as operações de I/O de leitura de maneira que não haja riscos de os dados se tornarem inacessíveis no caso de falhas no servidor ou na placa XtremCache. O uso do armazenamento do XtremSF em uma configuração do tipo split-card para o tempdb do banco de dados DSS impulsiona o desempenho do tempdb. O XtremCache em um ambiente virtualizado é fácil de gerenciar e monitorar devido à sua integração com o plug-in do VSI ao VMware vsphere vcenter. A desduplicação do XtremCache ajuda a reduzir o espaço ocupado na largura de banda. Nesse ambiente de nuvem privada, o XtremCache demonstrou flexibilidade e facilidade de gerenciamento em uma configuração completa, aprimorando o desempenho e, ao mesmo tempo, causando pouco impacto no consumo de recursos do sistema. Práticas recomendadas Em um ambiente de nuvem privada, você precisa considerar vários aplicativos. Siga as práticas recomendadas específicas aos aplicativos, especialmente para a implementação do XtremCache em um ambiente heterogêneo: Use sempre ferramenta Previsor de desempenho do XtremCache para determinar quais aplicativos mais podem se beneficiar com o XtremCache. Aloque o XtremCache primeiro para a máquina virtual com os aplicativos mais críticos e, em seguida, considere o restante das máquinas virtuais. Considere colocar as máquinas virtuais em um servidor físico diferente para otimizar a capacidade do XtremSF. O MLC XtremSF (autônomo ou no modo split-card) pode ser usado como um tempdb para data warehouse ou tipos DSS de bancos de dados. Para melhorar o desempenho das consultas, considere deixar, pelo menos, 200 GB de espaço de tempdb para cada 1 TB do banco de dados. EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache 83

84 Capítulo 5: Solução XtremCache para Aplicativos Projeto e implementação de caso de uso No caso de uso de exemplo, o clustering de failover do Microsoft SQL Server 2012 (dois OLTPs e um DSS), do Oracle Database 11g R2 (OLTP) e do Microsoft SQL Server está inteiramente no ambiente virtualizado. Esses aplicativos são executados em máquinas virtuais, em um ambiente VMware vsphere 5 no armazenamento da EMC habilitado para FAST VP, que monitora e ajusta o desempenho de maneira contínua, realocando os dados entre os níveis com base em padrões de acesso e políticas FAST predefinidas. Implementamos o XtremSF nos dois servidores ESXi, um configurado no modo split-card. Configuramos o XtremCache para dar suporte a bancos de dados OLTP para fins de armazenamento em cache, usando, ao mesmo tempo, a capacidade restante do XtremSF para o armazenamento do tempdb no banco de dados DSS. Ferramentas de geração de carga conduziram esses aplicativos simultaneamente para validar a infraestrutura e a função da aceleração do XtremCache para as LUNs de dados do aplicativo OLTP. O projeto da solução incluiu os seguintes componentes, conforme mostrado na Figura 45: Dois servidores vsphere ESXi, um hospedando o servidor Oracle Database 11g R2 e uma máquina virtual SQL Server como parte do cluster de failover do Microsoft Server; o outro hospedando o outro SQL Server do MSCS, dois SQL Servers com OLTP e um SQL Server com uma carga de trabalho DSS. O XtremSF configurado no modo split é usado como armazenamento tempdb para a máquina virtual SQL Server com a carga de trabalho DSS. O XtremCache habilitado em todas as outras máquinas virtuais. Níveis de armazenamento habilitados para FAST VP. 84 EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache

85 Capítulo 5: Solução XtremCache para Aplicativos Figura 45. Projeto de arquitetura para o ambiente de nuvem privada habilitado para o XtremCache com vários aplicativos Cenários de implementação A Tabela 10 mostra a implementação do XtremCache para o caso de uso de nuvem privada. A configuração das LUNs de banco de dados segue as mesmas práticas recomendadas que os casos de uso específicos a aplicativos, como LUNs de origem para a aceleração do XtremCache. Excluímos as LUNs de registro porque elas apresentam o maior volume de operações de I/O sequenciais e de gravação. Usamos o XtremSF no modo split-card para área de armazenamento tempdb DSS para acelerar a carga de trabalho DSS. EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache 85

86 Capítulo 5: Solução XtremCache para Aplicativos Tabela 10. Implementação do XtremCache em um ambiente de nuvem privada Alocação do XtremCache por aplicativo/máquina virtual ESXi 01 (unidade de alocação: (GB) ESXi 02 (unidade de alocação: (GB) Detalhes de configuração Oracle OLTP Banco de dados de 2 TB em sessões de Swingbench DSS Banco de dados de 2,5 TB com carga de trabalho DSS SQL OLTP ,75 TB com carga de trabalho OLTP SQL OLTP ,12 TB com carga de trabalho OLTP Total Configuração do XtremCache no ambiente VMware A configuração do XtremCache para uma nuvem privada em um ambiente VMware precisa seguir todas as diretrizes para cada aplicativo individual, como SharePoint, SQL Server, Exchange e Oracle. Para obter mais informações, consulte o Guia de Administração e Instalação do EMC XtremCache. Resultados do teste Resultado do teste do XtremSF no modo split-card usado como o tempdb do SQL Server para uma carga de trabalho DSS Na solução, um XtremCache de 200 GB foi obtido da placa XtremSF de 700 GB e foi usado para os dados do banco de dados tempdb e para o armazenamento de registro a fim de acelerar o desempenho. O tempdb do SQL Server foi usado intensamente como uma área de armazenamento de tabela temporário para classificação, controle de versão de linhas etc. Como área de armazenamento tempdb para uma carga de trabalho DSS, o XtremCache DAS pode: Diminuir a latência de pico da LUN de dados tempdb de dezenas de milissegundos para menos de 20 ms. Diminuir a latência de LUN de dados tempdb média de dezenas de milissegundos para um ms. Resultados dos testes da desduplicação do XtremCache O resultado dos testes mostra: A taxa de acesso de desduplicação do Oracle foi de cerca de 4%. A taxa de acesso de desduplicação do SQL OLTP foi de cerca de 3%. As configurações de desduplicação recomendadas para um banco de dados estruturado, como o Oracle ou o SQL Server, são: Se a relação observada for de menos de 10%, desative a desduplicação ou reconfigure o ganho de desduplicação como 0%. Isso permitirá que você se beneficie da vida útil estendida do dispositivo de cache. 86 EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache

87 Capítulo 5: Solução XtremCache para Aplicativos Se a relação observada for superior a 35%, aumente o ganho de desduplicação para corresponder à desduplicação observada. Se a relação observada estiver entre 10% e 35%, deixe o ganho de desduplicação como está. A Figura 46 mostra que a taxa de acesso do SQL Server é de 3%. Figura 46. Estatísticas de desduplicação do SQL Server OLTP Resultados dos testes do armazenamento de dois níveis A Tabela 11 mostra o resumo do desempenho do ambiente de nuvem privada. Para o Oracle, o tempo de resposta caiu de 35 ms para 3 ms. Para o SQL Server, o tempo de resposta caiu de mais de 20 ms para 3 ms. Todas as taxas de transações do banco de dados melhoraram, sendo que o SQL Server OLTP obteve o maior ganho (que foi uma taxa de transações três vezes maior usando parte do espaço de armazenamento em cache de 700 GB). O maior uso da CPU foi causado, em grande parte, pela maior carga de trabalho. Quando a carga de trabalho permanece a mesma ou não é muito alterada, o uso de CPU não apresenta grande aumento. Isso é observado no caso do ESXi 01, que hospeda o Oracle com apenas um aumento moderado da carga de trabalho, o uso da CPU não sofreu um grande aumento. EMC VSPEX com EMC XtremSF e EMC XtremCache 87